分子轨道

分子轨道_4分词条

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分子轨道 分子轨道详解

       
  
  1。分子当中的电子在遍及整个分子范围内运动,每一个电子的运动状态都可以用一个分子波函数(或者称为分子轨道)Ψ来描述。|Ψ|^2表示了电子在空间各处出现的几率密度。
2。分子轨道可以通过相应的原子轨道线性组合而成。有几个原子轨道相组合,就形成几个分子轨道。在组合产生的分子轨道中,能量低于原子轨道的称为成键轨道;高于原子轨道的称为反键轨道。
3。原子轨道在组成分子轨道时候,必须满足下面三条原则才能有效的组成分子轨道。
(1)对称性匹配原子:两个原子轨道的对称性匹配时候她们才能够组成分子轨道。那么什么样子的原子轨道才是对称性匹配呢?可将两个原子轨道的角度分布图进行两种对称性操作,即旋转核反映操作,旋转势绕键轴(以x轴为键轴)旋转180度,反映是包含键轴的某一个平面(xy或者xz)进行反映,即是照镜子。
若操作以后她们的空间位置,形状以及波瓣符号均没有发生改变称为旋转或者反应操作对称,若有改变称为反对称。两个原子轨道旋转,反应两种对成行操作均为对称或者反对称九成为两者“对称性匹配”。
s和px原子轨道轨道对于旋转以及反应两个操作均为对成;px以及pz原子轨道对于旋转以及反应两个操作均是反对成,所以她们都是属于对称性匹配,可以组成分子轨道,同理我们还可以得到py与py,pz与pz原子轨道也是对称性匹配。(见图3,4,5)
(2)能量近似原则:当参与组成分子轨道的原子轨道之间能量相差不是太大时候,不能有效的组成分子轨道。原子轨道之间的能量相差越小,组成的分子轨道成键能力越强,称为“能量近似原子”。
(3)最大重叠原子:原子轨道发生重叠时,在可能的范围内重叠程度越大,形成的成键轨道能量下降就越多,成键效果就越强。
4。当形成了分子时,原来处于分子的各个原子轨道上的电子将按照保利不相容原理,能量最低原理,洪特规则这三个原则进入分子轨道。这点和电子填充原子轨道规则完全相同。

分子轨道 分子轨道的类型

       

在价键理论当中共价键可以分为δ和∏键。在分子轨道当中我们如何区分δ和∏键呢?在氢分子离子形成过程当中我们看到了由两个1s轨道形成了一个成键的δ1s轨道(形状像橄榄)和另一个反键δ1s*(形状像两个鸡蛋)。凡是分子轨道对成周形成圆柱形对成的叫做“δ轨道”。在成键δ轨道上的电子称为“成键δ电子”,她们使得分子稳定化;在反键δ*轨道上的电子称为“反键δ电子”,她们使得分子有解离的倾向。由成键δ电子构成的共价键称为δ键。(见图6)同样,我们可以用参加组合的原子轨道图形,按照一定的重叠方式定性的绘出其他的分子轨道。比如沿着x轴考紧则两个px轨道将“头碰头”的组成两个δ型分子轨道,如果时py和py,pz和pz就是“肩并肩”的组合称为另一种形状的分子轨道,称为∏轨道

它们有一个通过键轴与纸面垂直的对称平面,好像两个长型的冬瓜,分别置于界面的上下。成键∏轨道上的电子叫做成键∏电子,她们使得分子稳定。图下部反键∏2p*轨道,她们能量较高,好像四个鸡蛋分别置于节面上下。反键∏轨道上的电子叫做“反键∏电子”,她们有使得分子解离的倾向。由成键∏电子构成的共价键称为“∏键”

由两个p原子轨道形成的∏键称为p-p∏键。处此之外,p轨道还可以和对称性的d轨道形成p-d∏键,例如px-dxz。相同对称性的d轨道之间还能形成d-d∏键,例如dzx-dzx。

我们可以看出,无论是δ型轨道还是∏轨道,成键轨道中的都是电子云在两核之间的密度比较大,因此有助于两个原子的组合。在反键轨道中,电子云原理两核中间区域偏向于两核的外测,从而使得两个原子的分离。

分子轨道 前沿分子轨道

       
在有机化学反应中,参与化学键的断裂和形成的一般是具有最高能量的已被电子占据的分子轨道和具有最低能量的空着的分子轨道。前者通常被称为最高占据分子轨道(HOMO),这个轨道中的电子是这个分子的“价”电子,它(们)的能量最高,被束缚得最不牢固,故在反应时最容易被推动。后者通常称为最低空缺分子轨道(LUMO或LEMO),这个轨道在化学反应中最容易接受电子。在化学反应中,这两种分子轨道好象是两国交兵作战的前沿阵地一样,故形象地称为前沿轨道或前线轨道。

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