分子轨道理论
分子轨道理
分子轨道理
分子轨道(Molecular Orbital, MO)理论是描述分子电子结构的重要理论之一，它不仅可以用来解释分子性质，还能预测分子的化学反应。
分子轨道理论最早由德国化学家恩斯特·洪德(Ernst Hückel)和罗伯特·穆勒(Robert Mulliken)提出，它是从分子的原
子轨道出发，通过其线性组合得到的分子轨道来描述分子电子云的。
分子轨道理论的基本假设是：分子中的每一个电子都能够占据一个空间中的分子轨道，这个分子轨道可以由两个或多个原子的原子轨道以一定比例线性叠加得到。
根据叠加方式的不同，分子轨道可分为成键分子轨道(Bonding Molecular Orbital, BMO)和反键分子轨道(Anti-Bonding Molecular Orbital, ABMO)两种
类型。
成键分子轨道是由原子轨道同相叠加得到的，与成键但未叠加的原子轨道相比，成键分子轨道的电子密度在原子间区域增加，使原子间的距离缩短，因此能够形成共价键。
反键分子轨道则是由原子轨道异相叠加得到的，电子密度在原子间区域减小，反应了电子数目的减少，导致原子间的距离拉长，从而阻碍了化学键的形成。
分子轨道理论还可以用于解释和预测分子的光谱性质，如吸收光谱、紫外-可见光谱和荧光光谱等。
分子轨道理论可以通过
构建分子轨道的线性组合来预测光谱峰位和强度，从而推断分子的结构和构象。
此外，分子轨道还可以用于模拟并预测分子的反应性质，如电荷传递、电子转移和原子转移等反应。
总之，分子轨道理论是化学中非常重要的理论之一，它为我们理解分子结构、性质和反应提供了重要的工具和方法。
分子轨道 点
分子轨道点
分子轨道是描述分子内电子分布的理论模型。
它们是由量子力学推导出来的，用来描述分子中不同能量的电子态。
分子轨道理论是化学中非常重要的一部分，它能够帮助我们理解分子的结构、性质和反应。
在分子轨道理论中，分子可以看作是由原子核和电子组成的。
原子核带有正电荷，而电子带有负电荷。
根据电子的波动性质，我们可以用波函数来描述电子的运动。
分子轨道就是描述电子在分子中运动的波函数。
分子轨道可以分为成键分子轨道和反键分子轨道。
成键分子轨道是电子的能量较低的轨道，电子在这些轨道上运动时，有利于分子的稳定。
反键分子轨道则是电子的能量较高的轨道，电子在这些轨道上运动时，会导致分子的不稳定。
通过分子轨道理论，我们可以预测分子的性质和反应。
例如，成键分子轨道中的电子数决定了分子的稳定性，反键分子轨道中的电子数决定了分子的活性。
我们还可以通过分子轨道理论来解释分子的吸收光谱和发射光谱，从而了解分子的能级结构和电子跃迁过程。
分子轨道理论是化学中重要的理论工具，它帮助我们理解分子的结构和性质。
通过分子轨道理论，我们可以预测分子的稳定性、活性和光谱行为。
分子轨道理论的发展也为我们研究和设计新的化合物
提供了重要的指导。
分子轨道理论解释
分子轨道理论1 分子轨道理论分子轨道是由2个或多个原子核构成的多中心轨道。
分子轨道的波函数也是Schrödinger方程的解。
分子轨道分为成键分子轨道与反键分子轨道，前者是原子轨道同号重叠（波函数相加）形成,核间区域概率密度大,其能量比原子轨道低；后者是原子轨道异号重叠（波函数相减）形成的，核间区域概率密度小，两核间斥力大，系统能量提高，如图所示：2 同核双原子分子1）.氢分子氢分子是最简单的同核双原子分子。
两个氢原子靠近时，两个1s原子轨道（AO），组成两个分子轨道（MO）：一个叫成键轨道，另一个叫反键轨道。
氢分子的两个电子进入成键轨道电子构型或电子排布式为。
电子进入成键轨道，使系统能量降低，进入反键轨道将削弱或抵消成键作用。
2）.分子轨道能级图与分子轨道形状第二周期元素原子组成分子时，用2s,2p 原子轨道组成的分子轨道，示于图9-3-2由图可见，分子轨道的数目等于用于组合原子轨道数目。
两个2s原子轨道组成两个分子轨道和，6个2p原子轨道组成6个分子轨道，其中两个是σ分子轨道（和)4个是π分子轨道（两个和两个）。
相应的原子轨道及分子轨道的形状如图下所示。
由图可见：●成键轨道中核间的概率密度大，而在反键轨道中，则核间的概率密度小。
●一对2p z 原子轨道以“头碰头”方式组合形成分子轨道，时，电子沿核间联线方向的周围集中；一对2p x(2p y)原子轨道以“肩并肩”方式组合形成分子轨道，时，电子分布在核间垂直联线的方向上。
3）.氧分子O2共有16个电子，O2的电子构型：O2分子有两个自旋方式相同的未成对电子，这一事实成功地解释了O2的顺磁性。
O2中对成键有贡献的是(σ2p）2和(π2p)4这3 对电子，即是一个σ键和两个π键。
O2的两个π键是三电子π键，反键轨道中的一个电子削弱了键的强度，一个三电子π键相当于半个键，故O2的叁键实际上与双键差不多。
4）.氮分子N2的分子轨道能级图与O2比较，只是在和的相互位置有区别。
什么是分子轨道理论
什么是分子轨道理论
分子轨道理论（Molecular Orbital Theory，简称MO理论）是1932年由美国化学家马利肯（R.S.Mulliken）及德国物理学家洪特（F.Hund）提出的一种描述多原子分子中电子所处状态的方法。
该理论认为原子形成分子后，电子不再属于个别的原子轨道，而是属于整个分子的分子轨道，分子轨道是多中心的。
分子轨道由原子轨道组合而成，形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称性一致（匹配）原则、最大重叠原则，即通常说的“成键三原则”。
在分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。
以上信息仅供参考，建议查阅化学专业书籍文献或咨询化学专业人士获取更全面更准确的信息。
分子轨道理
分子轨道理分子轨道是描述分子中电子运动状态的波函数。
主要有4种类型的分子轨道：σ轨道、π轨道、非键轨道和反键轨道。
这些轨道的形状和能量级别决定了分子中电子的排布和化学性质。
下面将详细介绍这几种分子轨道的特征和相关理论。
首先是σ轨道。
σ轨道是分子中电子云最密集的轨道，具有球对称的形状。
它沿着化学键的轴向分布，所以也被称为轴向轨道。
σ轨道可以由两个原子轨道叠加而成，每个原子提供一个电子。
根据平面对称性的不同，σ轨道可以分为σ-s和σ-p轨道，前者为电子密度在分子中心沿轴向对称的轨道，后者为电子密度在分子平面中的两个方向上对称的轨道。
σ轨道主要参与形成化学键，是稳定的分子轨道。
接下来是π轨道。
π轨道具有两个相互垂直的环面，分别在化学键的上、下两侧。
与σ轨道不同，π轨道是运动在较大空间范围内的，所以也被称为侧向轨道。
π轨道可以由两个平行的原子轨道叠加而成，每个原子提供一个电子。
根据能级的不同，π轨道可以细分为π-s和π-p轨道，两者的电子密度在平面内的分布形式不同。
π轨道在化学键的形成中起到重要作用，决定了分子的共轭结构和反应性质。
非键轨道是分子中存在于原子之间的轨道。
它们是离域的电子轨道，不通过化学键与特定原子相关联。
非键轨道的能量相对较高，电子密度较低。
由于非键轨道的存在，分子可以吸收外部能量激发电子至非键轨道，从而进行各种光化学和电化学反应。
反键轨道与化学键中的σ和π轨道相对应，具有相同的空间分布形式，但电子的运动方向相反。
反键轨道的能级相对较高，电子密度较低。
它们主要参与分子中电子的排斥和共振现象，以及反应中的电荷转移。
分子轨道理论是通过量子力学的计算方法和原理来描述分子中电子的分布和运动状态，为解释分子光谱和化学反应提供了依据。
根据分子轨道理论，可以计算分子轨道的能级、形状和电子密度，并预测分子的化学性质。
分子轨道理论的成功应用包括描述分子的电子结构、解释分子间相互作用、预测分子的稳定性和反应性，以及设计新的功能分子。
分子轨道理论
M
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
价电子数 需要电子数
6 12
7 11
8 10
9 9
10 8
Ni(CO)4
形成的羰基配
位化合物
Cr(CO)6 Mn2(CO)10
Fe(CO)5 Co2(CO)8
谢
谢
！
e
g
配位 体群 轨道
反键MO
s
d
△ 非键MO σ
eg t1u
金属 a1g 络合物
成键 MO 配位体
分子轨道理论不像晶体场理论那样只考虑静电作用，也考虑 到了d轨道的能级分裂。
在晶体场理论中： 其差别在于： 分子轨道理论中：
E
0
eg
Et Et
2g
E
0
e g
2g
⑴ [FeF6]3-
中心金属和配位体之间σ配键和反馈∏键的形成是同时进 行的，而且σ配键的形成增加了中心原子的负电荷，对反馈 ∏键的形成更加有利，反馈∏键的形成则可减少中心原子的 负电荷，对σ配键的形成更加有利。两者互相促进，互相加 强，这就是协同效应。
大多数羰基配位化合物具有如下特点：
每个金属原子的价电子数和它周围配位体提供的价电子数加在
dx2-y2 dz2
eg Δ
这种π型轨道的形 成，使得体系的分裂能 Δ增大。 故，此类配合物常 是低自旋构型。 配体的π 空轨道
Δ=10 Dq
E0 3d
中央原子 轨道
t2g
dxy dxz dyz
t2g
受配位场微扰 d轨道分裂 分子轨道
例如，CN-、CO、NH3、NO2- 等就属于此类配体，其造
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
分子轨道理
分子轨道理论是一种解释分子化学性质的理论，主要应用于复杂化学物质的计算和设计。
该理论结合量子力学和分子对称性理论，通过对分子中原子轨道的组合和相互作用的分析，得出分子轨道能级和电子分布，进而预测分子性质及其反应活性。
其主要内容包括：
1. 原理：分子轨道理论的核心原理是“波函数线性组合原理”，即分子轨道是由原子轨道按照一定的线性组合方式组成的。
线性组合系数称为“分子轨道系数”。
2. 能级：分子轨道能级是由原子轨道相互作用而形成的，其数目等于参与组合的原子轨道数目。
能级顺序和大小与分子轨道系数及原子轨道能级之间的相互作用有关。
3. 分子轨道类型：根据分子轨道能级和分子轨道系数的不同，分子轨道可分为sigma(σ)轨道、pi(π)轨道、delta(δ)轨道等。
4. 分子轨道的对称性：分子对称性对分子轨道的能级和分子性质有很大影响。
相同对称性的原子轨道组合会形成对称性相同的分子轨道。
5. MO图解：MO图是分子轨道理论的重要表述方式，用于描述分子中电子的能级和分布情况。
其结构为横坐标为分子轨道能级，纵坐标为分子轨道系数的坐标轴。
6. 应用：分子轨道理论可应用于物理、化学、生物等领域，如
化学反应机理、分子光谱学、药物设计等。
7. 限制和局限：分子轨道理论适用于与原子轨道相似的分子，但对于复杂分子和高能态的描述有一定局限性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
已知多肽链内部N—H··· Ph氢键的结合方式有下面
两种：
在甲苯· 2HCl晶体结构中的Cl—H ··· 氢键结构已 得到测定。在此晶体中，甲苯芳香环上的离域键 作为质子的受体，两个Cl—H分子从苯环上、下两个 6 6 方向指向苯环中心：
除上述N—H··· 和Cl—H ··· 氢键外，在有些化
共轭效应
• 共轭效应也称离域效应，是分子在形成 离域键时引起的物理化学性质的变化。 • 共轭效应会影响分子的构性和构象、电 性、颜色、酸碱性、化学反应等等。
酚酞指示剂的变色原理:
等电子原理
• 原子数相同、电子总数相同的分子或离子， 互称为等电子体。等电子体的结构相似、 物理性质相近。
（1）CO2、 N2O、 NO2+、N3–具有相同的通式—
（3）溶解性 对于溶质分子,凡能为生成氢键提供H与接受H者,均 可通过氢键和水结合,在水中溶解度较大. (1999全国初赛卷） （4）分子间生成氢键会增大粘度和表面张力。
例：①乙醚②乙醇③丙酮三者沸点依此增大的 顺序为 A. ①②③ B. ③②① C. ②③>① D. ③①②
非常规氢键 1、X—H··· 氢键
4、分子轨道的能级
• 根据同核双原子分子的电子组态可以预见分子及 离子的性质。已知及O2其离子的键能有如下数据， 请画出它们的对应关系。 • O2 O2O22O2+ • • 键能 / kJ· -1 493.5 626.1 138.1 392.9 mol
O2的能级顺序 ：
(1s )(1s* )(2s) (2s*)(2px)(2py)=(2pz) (2py*)=(2pz*) (2px*)
六螺烯，无手性C，有旋光性。
CH 3H N C H O
O H C N H CH 3
有手性C，无旋光性，内消旋。
手性分子的标记
﹡IUPAC命名：R（R是拉丁文 右”），S（S是拉丁文“左”）；
﹡羟基位置：D为右，L为左。
合物中还存在O—H··· 和C—H ··· 氢键:
2、X—H··· M氢键
X—H··· M氢键是常规氢键的类似物，它在一个3c4e体系的相互作用下，包含一个富电子的过渡金属 原子作为质子受体。
3、 X—H··· H—Y二氢键
H3N —BH3中： N—H··· H—B 二氢键不仅存在于H3N —BH3等化合物中，还存在于 过渡金属配位化合物中：N—H··· H—Re
离域键
形成化学键的电子不局限于两个原子 的区域，而是在由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 成的型化学键称为离域键。
苯分子中键 6个碳原子取sp2 杂化连接成环，每个碳原子上 再结合一个氢原子，所有原子处在同一个平面上。
苯的结构式里的碳-碳键有单键和双键之分，这 种结构满足了碳的四价，可是事实上苯分子的单键和 双键的键长和键能并没有区别，苯的结构式并不能反 映这个事实。苯形成p-p大键。实验测得：苯中C－C 的键长均相等，为139pm. 介于C＝C 键长（133pm) 和 C－C键长（ 154pm ）之间。
分子间力的特性： 作用能一般是几个KJ/mol到几十个KJ/mol，比化学键能 小1~2个数量级； 作用力范围约几百pm，一般没有方向性和饱和性。
（1）定向力：产生于极性分子之间。当两个极 性分子充分接近时，产生同极相斥，异极相 吸，使分子偶极定向排列而产生的静电作用 力。
分子的偶极矩越大，定向力越大。
H H C C H C H C C C H H
石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元 环所形成的平面，其中的碳原子取sp2杂化，与苯的结 构类似，每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂 直于分子平面而相互平行。平行的n个p轨道共n个电子 在一起形成了弥散在整个层的n个碳原子上下形成了一 个p-p大键。电子在这个大p键中可以自由移动，即石 墨能导电。
分子轨道理论
1、分子轨道的形成
当原子结合形成分子时，原子轨道以一定的方式重 叠形成分子轨道。 能量比原子轨道低的分子轨道为成键分子轨道； 能量比原子轨道高的分子轨道为反键分子轨道。 分子轨道的数目等于组成分子的各原子轨道数目之 和。
2.原子轨道形成分子轨道应遵循的三个条件： (1)对称性匹配 (2)能量相近 (3)最大重叠 3.分子轨道的类型 分子轨道 分子轨道
（5）BN晶体和石墨具有类似结构。 B3N3H6 与C6H6是等电子分子。
手性分子
分子本身和它在镜中的成像只有对映关系，是一对等
同而非全同的图形。 手性分子具有旋光性。
分子旋光性的判据
通常凡是具有对称中心和镜面的分子无旋光性，否则
就有旋光性。
有机化学中的判据：分子含有不对称C原子时可产生旋光性。 但有例外：无不对称C，也可能有旋光性（六螺烯分子）；有 不对称C，也可能没有旋光性（分子内消旋）。
道形成分子的骨架，有一套46p-p大键。
（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心
原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角 形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)， 分子立体结构为V型(或角型、折线型)，有一套符 号为34的p-p大键。
（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子 数32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈 正四面体立体结构；
AX2，价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子， 中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直 线形s-骨架，键角为180，分子里有两套34p-p大
键。
（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的
通式—AX3,总价电子数24，有相同的结构—平面三
角形分子,中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨
对于双原子分子，偶极矩就是键矩；对于多原子分 子，分子偶极矩是各键矩的矢量和，所以成键原子 的电负性差值就不是影响分子分子偶极矩的唯一因 素，还会有影响其它因素的分子偶极矩。 1.CO的偶极矩 2.NH3&NF3的偶极矩
二、分子间力 分子间力(范德华力)是决定分子型物质熔点、 沸点、溶解度等物理性质的一个重要因素.
例：比较下列物质熔沸点的高低。 (1)F2 Cl2 Br2 I2 (2)SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
氢键 氢键是指分子中与高电负性原子X以共价 键相连的H原子，和另一个高电负性原子Y之 间所形成的一种弱键： X——HY X,Y = F, O, N, Cl, C
氢键的特性：
O2的键级：2 O2+的键级：2.5 O2-的键级：1.5 O22-的键级：1 N2的能级顺序：
(1s )(1s* )(2s) (2s*) (2py)=(2pz) (2px) (2py*)= )(2pz*) (2px*)
非极性键：共用电子对不发生偏移的键。 极性键：共用电子对发生偏移的键。 对双原子分子而言，键有极性则分子一定是 极性分子；键无极性则分子一定是非极性分 子。但对多原子分子而言，键有极性则分子 不一定是极性分子。 HCl H2 CO2 NH3 NF3 CH4 CO
（2）诱导力：产生于极性分子和非极性分子之间。当 极性分子和非极性分子充分接近时，极性分子使非 极性分子变形而产生的偶极称为诱导偶极。诱导偶 极与固有偶极间的作用力为诱导力。
极性分子偶极越大，非极性分子变形性越大，诱 导力越大。 极性分子之间也存在诱导力。
（3）色散力：产生于各种分子之间。分子量越 大，越易变形，色散力就越大。 三种力中，色散力是主要的,定向力只有在极性 很大的分子中才占较大的比重，诱导力通常都 很小。
(1)比范德华力强，比化学键弱。 (2)具有方向性和饱和性。
氢键的形成对物质性质的影响： (1)氢键，特别是分子内氢键，控制分子的构 象，影响化合物的许多化学性质，在决定反应 速度上常起着重大的作用，氢键保持着蛋白质 和核酸分子的三维结构。
（2）由于氢键的形成，使得化合物的熔沸点上 升。
分子间生成氢键，熔沸点上升,分子内生成氢 键，熔沸点下降,