分子轨道理论采用原子轨道线性组合形成分子轨道过程为共27页
分子轨道理论
分子轨道理论简介一种理论，是原子轨道理论对分子的自然推广。
其基本观点是:物理上存在单个电子的自身行为，只受分子中的原子核和其他电子平均场的作用，以及泡利不相容原理的制约;数学上则企图将难解的多电子运动方程简化为单电子方程处理。
因此，分子轨道理论是一种以单电子近似为基础的化学键理论。
描写单电子行为的称轨道(或轨函)，所对应的单电子能量称。
对于任何分子，如果求得了它的系列分子轨道和能级，就可以像讨论那样讨论分子结构，并联系到分子性质的。
有时，即便根据用粗糙的计算方案所得到的部分近似分子轨道和能级，也能分析出很有用处的定性结果。
理论⒈原子在形成分子时，所有电子都有贡献，分子中的电子不再从属于某个原子，而是在整个分子空间范围内运动。
在分子中电子的空间可用相应的分子轨道ψ(称为分子轨道)来描述。
分子轨道和原子轨道的主要区别在于:⑴在原子中，电子的运动只受1个原子核的作用，原子轨道是单核系统;而在分子中，电子则在所有原子核势场作用下运动，分子轨道是多核系统。
⑵原子轨道的名称用s、p、d…符号表示，而分子轨道的名称则相应地用σ、π、δ…符号表示。
⒉分子轨道可以由分子中原子轨道波函数的线性组合(linearcombinationofatomicorbitals，LCAO)而得到。
有几个原子轨道就可以可组合成几个分子轨道，其中有一部分分子轨道分别由对称性匹配的两个原子轨道叠加而成，两核间电子的概率密度增大，其能量较原来的原子轨道能量低，有利于成键，称为成键分子轨道(bondingmolecularorbital)，如σ、π轨道(轴对称轨道);同时这些对称性匹配的两个原子轨道也会相减形成另一种分子轨道，结果是两核间电子的概率密度很小，其能量较原来的原子轨道能量高，不利于成键，称为反键分子轨道(antibondingmolecularorbital)，如σ*、π*轨道(轨道，反键轨道的符号上常加"*"以与区别)。
有机化学基础知识分子轨道理论简介
有机化学基础知识分子轨道理论简介有机化学是研究碳元素以及其化合物的科学，其原理和方法的核心是分子轨道理论。
分子轨道理论是描述和解释分子化学性质的基本原理，其通过研究分子中电子的能级分布和电子运动规律，揭示了分子结构、化学键形成和反应机理等方面的重要信息。
本文将对有机化学中的分子轨道理论进行简要介绍。
一、分子轨道的定义和特点分子轨道是描述分子中电子分布情况的数学函数。
通过将原子轨道进行线性组合，得到了分子轨道的概念。
分子轨道的形成是因为原子中的电子在形成分子时会重新排列，使得其波函数叠加形成新的电子状态。
分子轨道的特点如下：1. 分子轨道覆盖整个分子，而不是单个原子。
2. 分子轨道对应不同的能级，能量最低的为被称为基态分子轨道，其余为激发态分子轨道。
3. 分子轨道可以由两个或多个原子的原子轨道线性组合而成，其线性组合系数可用于描述相应原子轨道的贡献程度。
二、分子轨道理论的基本原理1. 分子轨道理论的基本假设分子轨道理论基于如下假设：- 原子核坐标固定不变，只考虑电子之间的相互作用。
- 分子中的电子是全体电子的平均势能下的粒子，相互之间的作用相同。
2. 分子轨道的形成和组成分子轨道的形成是通过对原子轨道的线性组合得到的。
对于两个原子的分子，分子轨道由两个原子轨道的线性组合形成，即σ轨道和π轨道。
σ轨道是沿着核心成键轴对称的，π轨道则是与核心成键轴垂直的轨道。
3. 轨道能级的填充规则按照泡利不相容原理，每个分子轨道最多容纳两个电子，这两个电子自旋方向相反。
根据轨道能级的次序填充电子，称为洪诺-傅克规则。
三、分子轨道理论在有机化学中的应用1. 分子轨道的能级和键长根据分子轨道理论，分子轨道的能级高低决定着分子的稳定性。
在反应中，电子容易占据能量较低的轨道，从而促进化学键的形成。
此外，分子轨道的能级还可以用来解释分子的键长和键能。
2. 共轭体系的稳定性通过在有机分子中引入共轭结构，可以产生具有稳定性的共轭体系。
化学中的原子轨道理论与分子轨道理论
化学中的原子轨道理论与分子轨道理论化学是一门关于物质的科学，研究物质的性质、组成、结构和转化等方面。
其中，原子轨道理论和分子轨道理论是化学理论中不可或缺的部分。
一、原子轨道理论原子轨道理论（Atomic Orbital Theory）是描述电子在原子中运动的理论。
自然界中的所有元素都是由原子构成的，而每个原子内都包含原子核和电子。
原子轨道是用来描述电子在原子中的位置和能量的数学函数，因为电子存在波粒二象性，所以它的运动不能准确地描述。
然而，用数学函数描述电子的位置和能量是非常有用的。
原子轨道理论使用了量子力学，其中每个轨道都有一个确定的能量量子数，称为“n”值。
轨道的形状和分布也是非常重要的，其中最常见的是s，p，d和f轨道。
1. s轨道s轨道在原子中是球形的，直径约为0.1纳米，具有最低的能量。
因为电子近亲聚在原子核附近，所以s轨道也称为“居中轨道”。
2. p轨道p轨道是形状像3个圆环在一个平面内的三维图形，可以用矢量来表示。
它有三个不同方向（x，y，z轴），所以每个原子能够有三个p轨道。
这三个轨道的环平面处于彼此垂直的轴上，每个p 轨道有一个总的角动量量子数，即1。
3. d轨道和f轨道d轨道和f轨道相比，体积更大，形状更复杂。
在这些轨道中，原子轨道的形状比s轨道和p轨道更复杂，具有更高的能量。
二、分子轨道理论分子轨道理论是一种描述化合物形成的理论。
化学键是由两个原子的电子合并而成的，这些电子通过共价键共享。
分子轨道理论使用原子轨道的线性组合，形成新的分子轨道，从而描述分子中电子的分布。
1. σ键分子轨道中，电子最可能存在的轨道部位称为“σ键”，因为它们与化学键轴中心对称。
σ键形成分子中最强的化学键之一。
2. π键相较于ε轨道，π键中的电子呈笛卡尔积排列，因此π键的形状不能与轴对称。
π键由两个原子的p轨道线性组合而成，它们垂直于共价键。
3. δ电子对δ电子对是一类特殊的分子轨道，它们在正中间的两个原子之间存在一条化学键，但其空间构象作为一个电子对，排列在上下方向。
分子轨道理论概念：基础与拓展
Univ.Chem. 2023, 38 (5), 335–340 335收稿：2022-07-04；录用：2022-12-11；网络发表：2023-02-13*通讯作者，Email:*******************•竞赛园地• doi: 10.3866/PKU.DXHX202207022 分子轨道理论概念：基础与拓展刘子豪*深圳中学，广东 深圳 518024摘要：分子轨道理论是重要的化学键理论，也是普通化学学习中的难点。
本文就初学分子轨道理论常遇到的问题进行了梳理和辨析，对分子轨道理论的应用进行了拓展。
通过追溯分子轨道理论的形成和发展，结合化学奥林匹克竞赛试题的要求，进行总结和分析，以加深对分子轨道理论的理解，推动分子轨道理论教学工作的深入。
关键词：分子轨道；电子排布；能级图；化学键中图分类号：G64；O6Molecular Orbital Theory: Basics and ExpansionZihao Liu *Shenzhen Middle School, Shenzhen 518024, Guangdong Province, China.Abstract: Molecular orbital theory is an important chemical bonding theory and also a difficult point in the study of general chemistry. In this article, the problems often encountered by beginners of molecular orbital theory are sorted out and analyzed, and the application of molecular orbital theory is expanded. By tracing the formation and development of the molecular orbital theory, combined with the requirements of the Chemistry Olympiad test questions, summarization and analysis are carried out to deepen the understanding of the molecular orbital theory and promote the teaching of the molecular orbital theory.Key Words: Molecular orbital; Electron configuration; Energy level diagram; Chemical bond1 高中化学竞赛教学中的分子轨道理论分子轨道理论起源于弗里德里希·洪特(Hund F. H.，1896–1997)和罗伯特·桑德森·马利肯(Mulliken R. S.，1896–1986)对分子光谱的解释研究[1,2]。
大连理工无机化学教材配套自测试题
第八章原子结构填空题1、氢原子光谱是线状光谱这一实验事实说明了原子中电子能量的不连续性（量子化），在氢原子中电子的能级由质子数n 决定，其E3s= E3p，E3d< E4s; 在钾原子中，电子能级由量子数n,l 决定，其E4s< E3d；对钛原子，其E4s> E3d。
2、氢原子的基态1s电子在距核52.9pm附近的球壳中出现的概率最大, 这是因为距核更近时，虽然概率密度较大，但球壳体积却较小，因而概率较小; 距核更远处，虽然球壳体积较大，但概率密度却很小，因而概率也较小。
3、在Ψ2s2-r图中，r＝2a0处，Ψ2s2＝0，这类波函数为零的面称为节面, 它的存在是电子运动具有波动性的表现；这种性质由电子衍射实验所证实。
4、描述一个原子轨道要用3个量子数，其符号分别是n,l,m ；表征电子自旋的量子数是m s，其取值可为+1/2, -1/2 。
5、Pauling能级图中第六能级组中含有的原子轨道是6s,4f,5d,6p ; 能级交错可用钻穿效应来解释。
如果没有能级交错，第三周期应有18 种元素，实际上该周期只有8 种元素。
6、当n＝4时，该电子层电子的最大容量为32 个；某元素原子在n＝4的电子层上只有2个电子，在次外层l＝2的轨道中有10个电子，该元素符号是Zn ，位于周期表中第( 四)周期，第ⅡB 族，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2。
7、在元素周期表中，价层电子构型为ns2np3的元素有N,P,As,Sb,Bi ，称为氮族（VA族）元素；价层电子构型为(n-1)d10ns2np6的元素有Kr,Xe,Rn ，这类元索属于稀有气体（或0族）。
8、镧系元素的价层电子构型为4f0-145d0-16s2。
锆和铪、铌和钽性质相似是由于镧系收缩造成的。
9、第118号元素原子的最外层电子构型应为7s27p6 ；镧系元素处于第五周期。
选择题1、下列叙述中正确的是…………………………………………………………(C)(A) 氢原子核外只有一个电子，也只能有一个原子轨道(B) 主量子数n＝2时，只有2s和2p这两个原子轨道(C) n＝2，l＝1，m＝0的原于轨道为2p z轨道(D) 2p轨道是哑铃形的，2p电子沿“∞”字轨道运动2、下列各组量子数中错误的是…………………………………………………( B )(A) n＝3，l=2, m=0, ms=+1/2 (B) n=2, l=2, m=-1, ms=-1/2(C) n=4, l=1, m=0, ms=-1/2 (D) n=3, l=1, m=-1, ms=-1/23、多电子原子中，以下列量子数表征的电子，其能量最高的是……………( D )(A) 2，1，-1，+1/2 (B) 2，0，0，-1/2 (C) 3，1，1，+1/2 (D) 3，2，-1，+1/24、表征3dz2轨道的量子数是……………………………………………………( B )(A) n=2，l=1, m=0 (B) n=3，l=2, m=0 (C) n=3，l=1, m=0 (D) n=4，l=2, m=15、具有下列电子构型的原子中，属于激发态的是………………………………( A )(A) 1s22s12p1 (B) ls22s22p6 (C) ls22s22p63s2 (D) ls22s22p63s23p64s16、下列原子半径大小顺序中正确的是…………………………………………( B )(A) Be＜Na＜Mg (B) Be＜Mg＜Na (C) B＜C＜N (D) I＜Br＜K7、下列元素中，第一电子亲和能最小(放热最多)的是( A ) (A)Cl (B)F (C)Na (D)K8、下列元素中，第一电离能最大的是…( C ) (A)Be (B)P (C)N (D)B9、下列各组元素电负性大小顺序中错误的是…………………………………( D )(A)F＞O＞N (B)Cl＞S＞As(C)Li＞Na＞K (D)S＞N＞C回答问题若某元素原子的最外层只有1个电子，其量子数为n=4，l=0，m=0，m s=+1/2(或-1/2)。
杂化轨道和分子轨道理论
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
杂化轨道理论主要关注分子中的成键电子，而分子轨道理论则更全面地考虑了所有电子的运动状态。
杂化轨道理论是分子轨道理论的一个简化模型，用于解释分子的几何构型和成键性质。
杂化轨道理论中的杂化类型（如sp、sp2、sp3等）与分子轨道理论中的能级分裂和电子排布有关。
杂化轨道理论和分子轨道理论在解释分子的性质和反应机理方面相互补充，共同构成了现代化学键理论的基础。
分子轨道的能级顺序与原子轨道能级有关
分子轨道的形状和极性影响分子的物理和化学性质
成键轨道
非键轨道
反键轨道
半键轨道
分子磁学：研究分子的磁学性质，如磁性、顺磁性等
化学反应机理：解释和预测化学反应的过程和产物
分子光谱学：解释和预测分子的光谱性质
分子设计：基于分子轨道理论，设计和优化分子的性质和功能
PART FOUR
汇报人：XX
XX,a click to unlimited possibiliT ONE
PART TWO
1931年，鲍林提出了杂化轨道理论
该理论是为了解释共价键的形成机制
鲍林认为，原子在形成共价键时，会形成杂化轨道
杂化轨道理论为共价键的形成提供了更深入的理解
原子轨道：原子内部的电子运动形成的轨道
sp³d杂化：由一个s轨道、三个p轨道和一个d轨道杂化形成，生成五个sp³d杂化轨道，呈三角双锥形
解释化合物稳定性：杂化轨道理论可以解释不同元素之间的化合物稳定性，预测化合物的性质和反应活性。
预测分子几何结构：杂化轨道理论可以预测分子的几何结构，如键长、键角等，从而了解分子的物理和化学性质。
指导药物设计：杂化轨道理论在药物设计中具有指导作用，可以预测药物与生物大分子之间的相互作用，从而优化药物的设计和性能。
分子轨道理论的基本概念
分子轨道理论的基本概念分子轨道理论是描述分子内电子结构的理论框架，它是理解分子化学和化学反应的重要工具。
在分子轨道理论中，分子中的电子被认为存在于由原子核构成的分子轨道中，这些分子轨道是原子轨道的线性组合。
通过分子轨道理论，我们可以更好地理解分子的稳定性、反应性以及光谱性质。
本文将介绍分子轨道理论的基本概念，包括分子轨道的构成、分子轨道的类型以及分子轨道的能级顺序等内容。
1. 分子轨道的构成在分子轨道理论中，分子轨道是由原子轨道线性组合而成的。
原子轨道可以是原子的1s、2s、2p等轨道，它们在形成分子时会相互叠加、重叠并形成新的分子轨道。
分子轨道的构成可以通过线性组合原子轨道（Linear Combination of Atomic Orbitals，LCAO）方法来描述。
在LCAO方法中，原子轨道的波函数被线性组合，从而形成分子轨道的波函数。
通过适当的线性组合系数，可以得到不同类型的分子轨道，如σ轨道、π轨道等。
2. 分子轨道的类型根据分子轨道的对称性和能量特征，可以将分子轨道分为不同类型。
其中，σ轨道是沿着两原子核之间轴向的对称轨道，具有较高的电子密度；π轨道则是垂直于两原子核之间轴向的对称轨道，电子密度主要集中在两原子核之间的区域。
此外，还有δ轨道、φ轨道等其他类型的分子轨道，它们在不同的分子结构中扮演着重要的角色。
这些不同类型的分子轨道在分子的形成和反应中起着至关重要的作用。
3. 分子轨道的能级顺序分子轨道的能级顺序是指不同类型的分子轨道在能量上的排布顺序。
一般来说，σ轨道的能量较低，π轨道的能量次之，而δ轨道、φ轨道等能级较高。
这种能级顺序的排布对于分子的稳定性和反应性具有重要影响。
例如，在烯烃分子中，π轨道的能级较低，因此烯烃具有较高的反应活性；而在芳香烃中，芳香环中的π轨道形成了稳定的共轭体系，使得芳香烃具有较高的稳定性。
4. 分子轨道的叠加和排斥在分子轨道理论中，分子轨道之间存在叠加和排斥的相互作用。
分子轨道理论的基本要点
道的形成；（3）分子轨道能级图及其应用；
6
六、键参数
（1）键级；（2） 键能；（3）键长；（4）键角；
6
第一节
一、经典价键理论
共价键
分子中原子之间可以通过共用电子对形成分子。靠共用 电子对形成的化学键称为共价键。 两个原子间共用一对电子形成的共价键称为单键，共用
两对电子形成的共价键称为双键，共用三对电子形成的共价
np-np 原子轨道的组合
36
36
第一节
五、分子轨道理论
共价键
（二）几种简单分子轨道的形成 （2）π轨道 np-np 原子轨道的组合
37
37
第一节
五、分子轨道理论
共价键
（三）分子轨道能级图及其应用 （1）同核双原子分子的分子轨道能级图 *
δ
2px
O2 分 子 的 轨 道 能 级 图 aa
2Px
2Py
度越强，分子越稳定。
43
第一节
六、键参数
（一）键级
共价键
1s
能 量
1s
1s
44
“He2”
1s
He
He2 键级=0
44
第一节
六、键参数
（二）键能
共价键
解离能：在298 K和100 kPa下，将1 mol气态双原子分子断 裂成气态原子所需要的能量，叫做键的解离能。 D (H — Cl) = 431 kJ· mol-1 D (Cl — Cl) = 244 kJ·mol-1 键能: 在298 K 和100 kPa下将1 mol气态分子拆开成气态 原子时，每个键所需能量的平均值。 45 D1 + D2 + D3 427 + 375 + 356 E(N - H) = = 例如 NH3 3 3 = 386 (kJ mol -1 )