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《苯分子轨道的测量实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、西南大学化学化工学院物理化学实验报告实验名称苯分子轨道和电子结构2012级3班姓名土雪学号222012316011238同组人彭淋芝顾喜阅指导老师申伟老师实验日期2012年—月27日实验环境室温°C大气压760mmHg仪器型号实验目的（1）学会用休克尔分子轨道法分析和计算苯分子□轨道分布（2）学会用计算的化学方法研究简单分子的电子结构实验原理A、离域兀键：形成n键的电子不局限于两个原子的区域，而是在参加成键的多个原子形成的分子骨架中运动，这种由多个原子形成的h型化学键称为离域兀键。B、共觇效应：由于形成了离域兀键，增加了n电子的活动范围，使得分子具有特殊的
2、物理化学性质，这种效应称为共饥效应或离域效应。C、分子轨道法（M0法）：当原子组合成为分子时，原来专属于某一原子所有的电子将在整个分子范围内运动，其轨道也不再是原来的原子轨道，而成为整个分子所共有的分子轨道。D、微观系统状态随吋间的深化规律由薛定涔方程描述（H-E）屮二0,其中H是量子哈密顿算符。休克尔分子轨道法休克尔为了讨论共辘体系的分子轨道，1931Huckcl应用LCA0-M0（分子轨道的原子线性组合）法，采用简化处理，解释了大量有机共轨分子性质，该方法称为休克尔分子轨道法，简称HM0法。该方法针对平面共觇体系的主要特点，能给出离域兀键体系的基木性质
3、。休克尔分子轨道法用了下列基本假设1、o-兀分离近似：对于共辘分子，构成分子骨架的。电子与构成共辘体系的兀电子由于对称性不同，在讨论共轨分子的结构时，可以近似的看成互相带独立的，把o电子和兀电子分开处理。2、独立兀电子近似：分子中的电子由于存在相互作用，运动不是独立的，但若将其它电子对某电子的作用加以平均，近似地看成是在核和其它电子形成的固定力场上运动，则该电子的运动就与其它电子的位置无关，是独立的。3、LCAO-MO近似：对于兀体系，可将每个兀分子轨道看成是由各个碳原子提供的对称性匹配的p轨道(1)i进行线性组合得的。W=Gd1+C24^2+•••+Cn
4、4^n4、huckel近似：认为每个电子在每个原子核附近运动吋的能量相同。HMO法的基本内容假定原子中各原子核、内层电子及定域。键组成了n电子运动的“实”或“骨架场”，每一个在n电子骨架及其余兀电子的有效势场中运动。由此，原则上可写出一个Ji电子的Hamilton算符及轨道方程：方0=1)采用变分法，将兀电子分子轨道表为所有碳原子的Pz原子轨道的线性组合：屮=C(p+c2(p2+・・・+c®%(1-2)代入(1-1)式,按线性法处理得有关系数线性齐次方程组：(Hu-E)q+(W12-ES[2)c2+・・・+(H]n-ES[N)cn=0……d-3)(HN
5、-E)C十(HN2-ESN2)C2+・・・+(Hnn—ESin)Cn=0式中己假设原子轨道是归一化的，Hrs,代表能量积分及重叠积分：Hrs=(P*H(pdT,Srs=(pr(psdT(1-4)进一步的近似假定：(1)Hrr=a(厂1,2,,N),a称之为库仑积分；⑵也=13对应于原子/和s邻近；否则二0.B称为共振积分；(3)Srs=0(r#s),BP为忽略重叠近似.做上述处理后及久期方程可化为：(a-E)0卩(Q-E)0•…0…■■•00qC2•■■=0(1-5)_000…(a—E)/v_进一步做变换：x=(a-E)/P,式(7-5)的非零解
6、方程化为:k10=0(1-6)1x1000由上述方程通过求X得N个Ei值并回代到久期方程，再结合归一化条件得分子轨道组合系数g及巾i.4.共轨环烯烧(1)苯分子由分子骨架图可得:23久期方程:1x100001x10001x10001X100010=001(2-3)(2-2)6JiIIMO:屮=5职+C2(P[+65+eg严c职七c(、(p(、(2-1)轨道系数方程：/=1(a一E)Cj+pc2+J3cb=0%C]+c2+c6=0卩c、+(Q-E)c2+0c)二0or/3c+(6Z—E)Cy+/3ca=00c)+(a-E)c4+/3c5=0+(a-E)c5+
7、卩c(、=00q+卩c、+(a-E)c6=0q+xc2+C3=0c2+xc3+cA=0c3+xc4+c5=0c4+xc5+c6=0q+q+Xk/O展开此行列式得:^6-6/+9x2-4=0x的6个解为：兀]=一2,x2,x3=-1,兀4,兀5=1，x&=2分子轨道能量：E[=a+2
8、3,E2=ot+PE3=ct+P£4=a—p,Es=a—P,E6=a—2p分子轨道系数将每一轨道能量值或x值代入（2-2）并结合归一化条件，可以求出相应分子轨道的组成系数•例如，对于x二2时，（2-2）式具体形式为：2c+c2+c6=0q+2c2+c3=0c2+2c3+c4=
9、0c3+2c4+c5=0c4+2c5+c6=0q+c5+2c§=0
