分子轨道理论习题课件.ppt

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1、第五章分子轨道理论习题课2012.05.16双原子分子结构一、H2+的结构1、写H2+的Schrodinger方程原子单位制2、采用变分法解Schrodinger方程求得平均值总会大于或等于体系基态的能量E0，即≥E0利用两种极限条件：当时，电子绕a核运动当时，电子绕b核运动3、二、其他双原子分子（2个核，n个电子)1、写方程2、变分法第一种变分函数分子轨道理论第二种变分函数价键理论3、分子轨道理论（1）分子轨道是原子轨道的线性组合分子轨道：分子中单电子波函数原子轨道：原子中单电子波函数※组合前后轨道数目不变，轨道能级改变。能级比AO

2、低的MO称为成键轨道能级比AO高的MO称为反键轨道能级等于AO的MO称为非键轨道（2）分子轨道成键三原则A．能量相近原则AO能量越相近越容易形成MO。B．最大重迭原则：β积分越大，能量降低越多，越稳定。C．对称性匹配原则AO角度分布重叠时，必须有相同的符号。通常选Z轴（3）MO的种类A轨道，特点是沿着键轴方向呈圆柱形对称，无节面。头对头重叠六种Bπ轨道，沿着键轴方向形成反对称MO，有一个节面，肩并肩重叠六种Px-Px，Py-Py，dxz-dxz，dyz-dyzPx-dxz，Py-dyzCδ轨道，通过键轴形成有两个节面的MO。面对面重叠两种轨道对称性

3、匹配图解同号重叠对称匹配组成成键轨道s+spx+pxdxz+pxpx,sdxz,sdxz,pz同、异号重叠完全抵消对称不匹配不能组成任何分子轨道s-spx-pxdxz-px对称匹配组成反键轨道分子轨道写法：同核双原子（两种写法）以同核双原子分子的键轴中心为坐标原点，g：表示MO对原点是中心对称的；u：表示MO对原点是中心反对称的分子轨道写法：第二周期元素的2s与2p能级,在B、C、N中相近,F、O中则相差较大.所以,同核双原子分子B2、C2、N2的MO能级顺序与F2、O2有所不同，明显特征是B2、C2、N2中3σg升到1πu之上。B2C2N2分子发

4、生能级交错O2F2B2C2N2分子轨道写法：异核双原子轨道（一种写法）含有B、C、N元素的分子轨道发生能级交错应用：键级、键长、磁性分子组态净成键子键级B2:211～2C2:422～3N2:63F2:21B2：由于2S与2Pz轨道之间的成键作用，能量降低变为弱反键轨道，能量升高变为强成键，其键级介于1～2之间。试根据分子轨道理论讨论B2、C2、N2、F2分子的键级、键能和键长的相对顺序。用两种分子轨道理论符号写出O2的电子组态。解：二种分子轨道符号σ1s2σ1s*2σ2s2σ2s*2σ2pz2π2p4π2p*21σg21σu22σg22σu23σg

5、21πu41πg2写出O2，O2＋，O2－，O22－的键级、键长长短顺序及磁性。用分子轨道理论讨论HCl分子结构。解：HCl分子结构Cl的3Pz轨道与H的1S轨道能级相近：H：1S1Cl：3S23P5HCl:kk1σ22σ21π4试解释NO容易氧化成NO＋的原因。由上面的结果可知，其最外层π电子容易失去，使体系能量降低，变成更稳定的NO＋。若以z轴为键轴，原子A以轨道dyz,原子B以轨道px，py或pz相重叠，试问原子B中的哪些P轨道与原子A的dyz能有效组成分子轨道？哪些不能？说明理由。若原子A是以dxy,或dx2-y2参与成键，结果如何？++-

6、-++--+-+-+-Py与dyz对称性匹配按分子轨道理论讨论OH分子的结构：（1）只用O原子的2p轨道和H原子的1s轨道叠加，写出其电子组态。（2）在哪个分子轨道中有不成对电子？（3）此轨道是由O和H的原子轨道叠加形成，还是基本上定域在某个原子上？（4）已知OH的第一电离能为13.2eV，HF为16.05eV，它们的差值几乎和O与F原子的第一电离能（15.8eV与18.6eV）的差值相同，为什么？解：（1）O的2Pz轨道与H的1S轨道能级相近：H：1S1O：2S22P4OH：kk1σ22σ21π3（2）π轨道上有不成对电子：H的1S轨道与O

7、的2Pz轨道叠加形成σ键，O的1S，2S，2Px，2Py轨道在H中找不到合适的轨道组合，仍保持原子轨道性质，是非键轨道。（3）π轨道上有不成对电子，定域在O原子周围，π键是由O的2P轨道形成的。（4）OH、HF电离出单电子都是分子轨道中的非键轨道提供的，这些非键轨道保持着O和F的原子轨道性质。OH的I（即第一电离能），是失去1π3中的一个电子，1π电子定域于O原子周围。F：2S23P5HF：KK1σ22σ21π4HF为失去1π4中的一个电子，1π电子定域于F原子周围。多原子分子结构一.杂化轨道理论杂化轨道理论是价键理论的一部分，要求掌握等性sp杂化

8、，几何构型杂化轨道一个假设四个条件：一个假设：杂化轨道是原子轨道的线性组合四个条件：1.归一化条件，在整个空间的分布是归一