化学成键

分子轨道理论

这一理论是由f·洪德和r . s . 1932年马利肯。以下是分子轨道理论的主要特点:

电子在分子存在于各种各样的分子轨道。
原子轨道相当的能量和适当的结合形成分子轨道对称性。
一个电子在分子轨道是受到两个或更多核;根据分子中的原子的数量。因此,分子轨道是多中心。
形成的分子轨道数量等于原子轨道组合的数量。因此,两个原子轨道组合结果的形成两个分子轨道。一个叫做成键分子轨道而另一个被称为反键分子轨道。
成键分子轨道能量更低和更大的稳定性比相应的反键分子轨道。
电子概率分布在一群核分子是由一个分子轨道。
分子轨道都是按照构造原理,遵循泡利不相容原理和洪特定律。

原子轨道的线性组合(LCAO)

根据波动力学,原子轨道波函数可以表示(ψ的明显psi)。波函数表示电子波的振幅。因为它不能解决任何系统包含一个以上的电子、分子轨道波函数是一个电子的分子很难获得直接从薛定谔波动方程的解决方案。已经采用一种近似的方法来克服这个问题。这种方法被称为原子轨道的线性组合(LCAO)。

让我们以氢分子的例子来理解这一点。让我们假设一个氢分子由a和b两个原子的原子轨道原子可能由波函数ψ表示_一个和ψ_B。

分子轨道的形成可能是原子轨道的线性组合可以描述加法或减法所示的单个原子轨道波函数;如图所示,下列方程。

ψ_莫=ψ_一个±ψ_B

所以,这两个分子轨道σ和σ^*形成如下:

σ=ψ_一个+ψ_B

σ^*=ψ_一个——ψ_B

形成的分子轨道σ(添加原子轨道)称为成键分子轨道。另一方面,分子轨道σ^*(由原子轨道的减法)被称为反键分子轨道。

bdapp官方下载安卓版成键和反键分子轨道之间的区别:

成键分子轨道:在成键分子轨道的情况下,这两个原子成键的电子波相辅相成的相长干涉。因此,电子密度坐落在成键原子的原子核之间成键分子轨道。因此,核之间的排斥力非常少。电子成键分子轨道倾向于团结细胞核和稳定的分子。所以,成键分子轨道总是较低的能量。
反键分子轨道:反键分子ortbital,成键原子的两个电子波相互抵消由于相消干涉。因此,电子密度位于远离原子核之间的空间。因此,核高之间的排斥力。因此,电子反键分子轨道往往破坏分子。反键分子轨道的能量仍然很高。然而,两个分子轨道的总能量保持不变的两个原始原子轨道。

原子轨道的条件组合:

结合原子轨道必须有能量相同或几乎相同的能量:这意味着1 s轨道可以结合另一个1 s轨道而不是2 s轨道。
结合原子轨道必须具有相同的对称性分子轴:这意味着2 p_z一个原子的轨道可以结合2 p^{z和2 p轨道而不是_x或2 p_y轨道。}
结合原子轨道必须最大限度地重叠

类型的分子轨道

π分子轨道命名为σ,δ,等等。
σ键轴周围分子轨道是对称的。
π分子轨道是不对称的。

分子轨道的能级图

我们已经看到,1 s原子轨道上两个原子形成两个分子轨道,viz.σ1s和σ^*1 s。同样,2 s和2 p原子轨道组合使以下八个分子轨道。

反键金属氧化物半导体:π^*2 sπ^*2 p_zπ^*2 p_xπ^*2 p_y

结合金属氧化物半导体:π2sπ2p_zπ2p_xπ2p_y

不同的分子轨道的能量递增的顺序₂和F₂如下:

σ1s <σ^*1 s <σ2s <σ^*2 s <σ2p_z<(π2p_x=π2p_y)<(π^*2 p_x=π^*2 p_y)<σ^*2 p_x

电子构型和分子的行为

如果N_b是电子的数量占据成键轨道,和N_一个是占据anntibonding轨道,然后:

如果N_b大于N_一个,分子是稳定的
如果N_b< N_一个,分子是不稳定的

键序

一半的电子的数量之间的差bdapp官方下载安卓版异出现在成键和反键轨道称为键序。

键序(b . o)。' = 1/2 (N_b-N_a) '

积极的键序意味着稳定的分子,而消极的键序意味着一个不稳定的分子。

磁性质:如果所有分子的分子轨道是双重占领,抗磁性物质,即被磁场。如果单独占用一个或多个分子轨道,顺磁性物质,即磁场所吸引。

氢键

当一个高度的电负性的元素与氢原子形成共价键,共价键的电子转向更多的电负性很高的原子。这导致部分带正电的氢原子。积极的部分电荷氢原子成键与其他原子的电负性。这个键称为氢键和弱于共价键。一个分子的引力氢原子结合,另一个电负性原子的分子称为氢键。例如;氢原子之间存在氢键的另一个分子一个分子和氟原子的HF分子。这是如下所示:

- - - - h_δ+- f^δ-- - - - h_δ+- f^δ-- - - - h_δ+- f^δ-

氢获得部分正电荷而负电性元素获得部分负电荷。它导致一个极性分子的形成有静电引力。H-bonding级最大在固态和气态最低。

类型的H-Bond

分子间氢键:发现两个不同的分子之间的相同或不同的化合物。
分子内氢键:是氢原子时形成两个高度之间原子的电负性(F, O, N)现在在同一个分子。