论述价键理论和分子轨道理论说明O2

论述价键理论和分子轨道理论说明O2-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One11．论述价键理论和分子轨道理论说明O2、N2分子的结构和稳定性的基本思路，两种理论的优点及不足之处。

答：价键理论（简称VB法）认为两个原子相互靠近形成分子时，原子的价层电子轨道发生最大程度的重叠，使体系的能量降低，价层轨道中自旋相反的成单电子相互靠近配对，从而稳定成键。

共价键按原子轨道重叠方式不同，可分为σ键和π键（1分），N2分子中，两个N原子各以一个含有单电子的p轨道以头碰头的方式重叠形成σ键，另外两对含有单电子的p轨道以肩并肩的方式重叠形成π键，所以N2分子中两个氮原子是两个π键和一个σ键连接，非常稳定。

O2分子中，两个O原子各以一个含有单电子的p轨道以头碰头的方式重叠形成σ键，另外一对含有单电子的p轨道以肩并肩的方式重叠形成π键，所以O2分子中两个氧原子原子是一个π键和一个σ键连接，没有N2稳定。

分子轨道理论（简称MO法）着重于分子的整体性，把分子作为一个整体来处理，比较全面地反映了分子内部电子的各种运动状态。

描述分子中电子运动状态的函数称为分子轨道。

分子轨道有原子轨道先行组合而来。

电子属于整个分子，电子在分子轨道填充，能量最低的状态即分子的结构。

O2的分子轨道：(σ1s)2 (σ*1s)2 (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2p x)2 (π2p y)2 (π2p z)2 (π*2p y)1 (π*2p z)1N2的分子轨道：(σ1s)2 (σ*1s)2 (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2p x)2 (π2p y)2 (π2p z)2N2分子的键级为3，O2分子的键级为2。

所以N2分子比氧气分子要稳定。

价键理论解决结构问题比较直观，计算比较简单，但其只考虑原子价层轨道对成键的影响，不够全面，比如O2分子的磁性用价键理论就难以解释；分子轨道理论能较好地解释分子成键的情况、键的强弱和分子的磁性，但计算难度及工作量太大。

o2+价键结构式

o2+价键结构式
O2+的价键结构式可以根据价键理论和分子轨道理论来推导。

在O2+中，有一个单电子在分子轨道中，因此其价键结构式可以表示为O=O+。

根据价键理论，我们可以将O2+的价键结构式进一步展开。

由于O2+中有一个单电子，该单电子可以填充到两个O原子的sp轨道中的一个中，并与另一个轨道中的一个单电子配对，形成一个σ键。

同时，剩余的两个单电子则填充到两个π轨道中，形成一个三电子π键。

因此，O2+的价键结构式可以表示为：
css
[O2]+
根据分子轨道理论，O2+的分子轨道可以表示为：
scss
(σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2p*)1
其中，σ1s轨道表示O原子的s轨道，σ 1s表示O原子的反键s轨道，σ 2s轨道表示O原子的sp轨道，σ 2s表示O原子的反键sp轨道，σ 2px轨道表示O原子的px 轨道，π 2py和π 2pz轨道分别表示O原子的py和pz轨道，π 2p*表示O原子的反键
py或pz轨道。

综上所述，O2+的价键结构式为：
scss
[O2]+
其中，一个单电子填充到两个O原子的sp轨道中的一个中，形成一个σ键，同时剩余的两个单电子则填充到两个π轨道中，形成一个三电子π键。

分子轨道理论好

分子轨道理论价键理论、杂化轨道理论虽能较好地说明共价键形成的本质和分子的空间构型，但由于其都是以电子配对为基础的，只考虑形成共价键的电子，而未将分子看成是一个整体，因此在应用中有其局限性。

按照价键理论，O 2分子的路易斯电子式是..O O ......，分子中应该没有成单电子，但是测定其磁性，表明氧为顺磁性物质，液态氧和固态氧极易为磁铁所吸引，故O 2分子中应该有成单电子。

高温下的B 2分子虽具有偶数的价电子，但它也是顺磁性物质。

而H 2+、O 2+、NO 、NO 2等奇数电子分子或离子也能够稳定存在。

这些事实，价键理论无法加以解释。

1932年，美国密立根和洪特等人提出了分子轨道理论（molecular orbital theory ,简称MO 法）。

该理论以量子力学为基础，把原子电子层结构的主要概念，推广到分子体系中去，很好地说明了上述实验事实，从另一个方面揭示了共价分子形成的本质。

1．分子轨道理论的基本要点⑴ 分子轨道理论认为，分子中的电子不再从属于某个特定的原子而是在整个分子空间范围内运动。

因此，分子中的电子运动状态应该用相应的波函数ψ（简称分子轨道）来描述。

每个分子轨道也具有相应的能量E ，由此可得到分子轨道能级图。

⑵ 分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合（1inear combination of atomic orbitals ）而成的。

n 个原子轨道线性组合，可以形成n 个分子轨道。

其中，2n 个分子轨道的能量高于原子轨道，称为反键分子轨道（antibonding orbital ），2n 个分子轨道的能量低于原子轨道，称为成键分子轨道（bonding orbital ）。

⑶ 原子轨道要有效组合成为分子轨道，必须遵循三个原则，即能量近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。

⑷ 分子中的电子将遵循保里不相容原理、能量最低原理和洪特规则，依次填入分子轨道之中。

2．原子轨道线性组合形成分子轨道原子轨道有效组合形成分子轨道必须遵循三个原则：能量近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。

高校化学化工课程教学改革探索——以“价键理论”及“分子轨道理论”教学为例

高校化学化工课程教学改革探索——以“价键理论”及“分
子轨道理论”教学为例
马英楠;曾乐林;张盼良
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】化工专业高等教育在我国工业发展中具有重要地位。

本文以党的二十大
精神为指导,明确了高校化学化工专业教学改革的重要意义及基本要求,分析了高校
化工课程教学改革的现状与具体问题,探索了高校化工课程教学改革的目标与路径。

以“价键理论”及“分子轨道理论”为例,提出高校化工课程教学改革应坚持以人
为本以,问题为导向,明确了教育理念与核心能力、培养应用型人才、实现产学研一
体化、丰富教学手段等探索。

本文希望为高校化工课程教学改革提供了一些理论参考和实践借鉴。

【总页数】3页(P186-188)
【作者】马英楠;曾乐林;张盼良
【作者单位】湖南理工学院化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ
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分子的结构和性质：分子轨道理论

1s
1s
··
σ 1s 分子结构式 ‫׃‬N≡ N‫׃‬
A.O M.O A.O
.3 分子轨道的应用
.31分. 推子测轨分道子的存应在用和阐明分子的结构
分子轨道能级 1s
示意图
H+2
σ *1s 2s
1s
σ 1s
1s
Li2
σ *2s 2s
σ 2s σ *1s
1s
分子轨道式价键结构式
H+2 [(1s)1] ［H ·H]+
σ 2s
1s σ *1s 1s σ 1s
A.O M.O A.O源自第一、二周期同核双原子分子分子轨道能级
.3 分子轨道的能级
2p
σ *2p π *2p σ 2p
2p
能量
1s<*1s<2s<*2s 2py=2pz <2px *2py=*2pz*2px
π 2p 2s σ *2s 2s
σ 2s
1s σ *1s 1s σ 1s
256 436
946
一般来说,键级越大,键能越大,分子越稳定
.3 分子轨道的应用
3. 预言分子的磁性
顺磁性——分子中的未成对电子，在磁场中顺磁场方向排列的性质。
具有顺磁性的物质——顺磁性物质
反磁性——无未成对电子的分子，在磁场中产生弱的反磁性。
具有反磁性的物质——反磁性物质
σ *2p
O2分子
1s
1s
O2A为.O顺磁M.O性σ物1As质.O
··· 1个σ键、 2个三电子键
分子轨道理论的崛起能成功地说明许多分子的结构和反应性能
.1 分子轨道的基本概念
把分子作为一个整体，电子在整个分子中运动。分子中的每个电子都处在一定的分子轨道上，具有一定的能量。

【高中化学】价键理论分子轨道理论的区别

【高中化学】价键理论、分子轨道理论的区别分子轨道理论认为原子在相互结合形成共价键时，由原子轨道组成分子轨道，分子轨道属于整个分子。

而价键理论比较简单和粗糙。

分子轨道理论是现代共价键理论的一个分支。

其与现代共价键理论的重要区别在于，分子轨道理论认为原子轨道组合成分子轨道，电子在分子轨道中填充、运动。

而现代共价键理论则讨论原子轨道，认为电子在原子轨道中运动。

高中化学分子轨道理论分子轨道理论偏难，建议高中学生仅作了解。

我们把原子通过共用电子对结合的化学键成为共价键（covalent bond）。

路易斯（G.N.Lewis）曾经提出原子共用电子对成键的概念，也就是俗称的“八隅律”（高中阶段也只是停留于此）然而，我们知道很多现实情况都无法用八隅率解释，包括：PCl5，SCl6分子。

更重要的是，八隅率从来没有本质上说明共价键的成因：为什么带负电荷的两个分子不会排斥反而是互相配对？随着近代的量子力学（quantum mechanics）的建立，近代形成了两种现代共价键理论，即是：现代价键理（valence bond theory）简称VB（又叫作电子配对法）以及分子轨道理论（molecular orbital theory）简称MO。

价键理论强调了电子对键和成键电子的离域，有了明确的键的概念。

也成功的给出了一些键的性质以及分子结构的直观图像。

但是在解释 H2＋氢分子离子的单电子键的存在以及养分子等有顺磁性或者大∏键的某些分子结构时感到困难。

而分子轨道理论可以完美的进行解释，这里我就主要阐述MO法的相关理论。

洪特（Hund）和密里肯（R.S Mulliken）等人提出了新的化学键理论，即是分子轨道理论。

这是人们利用量子力学处理氢分子离子而发展起来的。

（一）氢分子离子的成键理论氢分子离子（H2＋）是由两个核以及一个电子组成的最简单分子，虽然不稳定，但是确实存在。

如何从理论上说明氢分子离子的形成呢？分子轨道理论把氢分子离子作为一个整体处理，认为电子是在两个氢核a和b组成的势场当中运动。

2[1].价键理论和分子轨道理论

s轨道:球形对称 p轨道:哑铃型,3 轨道:哑铃型,3 个,分别沿x 个,分别沿x,y,z 轴伸展.
电子云重叠
H2
HClbond) 由两个原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共价键,叫做σ 成的共价键,叫做σ键,可以简记为"头碰头"(见右图) σ键属于定域键,它可以是一般共价键, 键属于定域键,它可以是一般共价键, 也可以是配位共价键.一般的单键都是σ 也可以是配位共价键.一般的单键都是σ键. 由于σ 由于σ键是沿轨道对称轴方向形成的, 轨道间重叠程度大,所以,通常σ 轨道间重叠程度大,所以,通常σ键的键能比较大,不易断裂,而且,由于有效重叠只有一次,所以两个原子间至多只能形成一条σ 一条σ键.
1919年,化学家欧文朗缪尔首次使用"共价"来 1919年,化学家欧文朗缪尔首次使用"共价"来描述原子间的成健过程. 1922年,尼尔斯玻尔(N.Bohr)从量子化的角度 1922年,尼尔斯玻尔(N.Bohr)从量子化的角度重新审视了卢瑟福的核式模型,这为化学家对化学键的认识,提供了全新的平台,他认为电子应该位于确的认识,提供了全新的平台,他认为电子应该位于确定的轨道之中,并且能够在不同轨道之间跃迁,定态定的轨道之中,并且能够在不同轨道之间跃迁,定态跃迁可以很好的解释氢原子光谱的各个谱线. 1923年,美国化学家吉尔伯特路易斯(G.N.Lewis) 1923年,美国化学家吉尔伯特路易斯(G.N.Lewis) 发展了柯塞尔的理论,提出共价键的电子对理论.路发展了柯塞尔的理论,提出共价键的电子对理论.路易斯假设:在分子中来自于一个原子的一个电子与另一个原子的一个电子以"电子对"的形式形成原子间的化学键.这在当时是一个有悖于正统理论的假设, 因为库仑定律表明,两个电子间是相互排斥的,但路易斯这种设想很快就为化学界所接受,并导致原子间电子自旋相反假设的提出.

高中化学竞赛,强基计划,分子轨道理论

分子轨道理论按照价键理论，O 2分子的路易斯结构式是，O 2分子中没有成单电子，但对O 2分子的磁性研究表明，O 2分子有两个自旋向相同的成单电子。

另外，经光谱实验证明，H 2+、O 2+、NO 、NO 2等奇数电子的离子或分子能够稳定存在。

这些事实，价键理论都无法加以解释。

1932年，美国化学家马利肯(R.S.Mulliken)及德国物理学家洪特(F.Hund)提出了分子轨道理论(molecular orbital theory ，简称MO 法)。

分子轨道理论从分子的整体性来讨论分子的结构，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，它能很好地说明价键理论无法解释的实验事实，从另一个方面揭示了共价分子形成的本质。

1.分子轨道理论的基本要点（1）分子轨道理论认为，分子中的电子不再从属于某个特定的原子而是在整个分子空间范围内运动。

因此，分子中的电子运动状态应该用相应的波函数(ψ，简称分子轨道)来描述。

每个分子轨道也具有相应的能量(E)，由此可得到分子轨道能级图。

（2）分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合(1inear combination of atomic orbitals)而成的。

n 个原子轨道线性组合，可以形成n 个分子轨道。

其中，n /2个分子轨道的能量高于原子轨道，称为反键分子轨道(antibonding orbital)，n /2个分子轨道的能量低于原子轨道，称为成键分子轨道 (bonding orbital)。

（3）原子轨道要有效组合成为分子轨道，必须遵循三个原则，即能量近似原则、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。

（4）分子中的电子将遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则，依次填入分子轨道之中。

2.原子轨道有效组合形成分子轨道的三个原则（1）能量近似原则：原子轨道必须能量接近，才能有效线性组合成为分子轨道。

对于同核的双原子分子，如O 2，它们对应的原子轨道能量相同，故1s 轨道与1s 轨道，2p 轨道与2p 轨道可以分别线性组合形成分子轨道，而1s 轨道与2p 轨道之间很难发生组合。

运用分子轨道理论分析 o2 分子的成键情况及电子结构。

答：
分子轨道理论是由莱布尼茨和玻璃洛夫提出的，它是用来解释分子结构和电子结构的理论，它认为，原子的核心电子可以被看作是以某种形式存在的轨道，而这些轨道又能够进行组合，从而形成分子。

本文将通过分子轨道理论对O2分子的成键情况及电子结构进行分析。

O2分子是一种极其重要的化学物质，是生命存在的基础，也是地球大气的主要成分之一。

O2分子是一种二元分子，由两个氧原子组成。

按照分子轨道理论，O2分子中的两个氧原子共享两个电子，形成一个共价键，也就是我们常说的双键。

由于O2分子只有两个原子，因此只有两个轨道，分别称为σ和π轨道。

σ轨道是一个双
电子轨道，它的形状与氧原子的基态电子结构相同，即是一个空心球形轨道。

而π轨道是一个单电子轨道，它的形状与氧原子的第二值电子结构相同，即是一个空心双螺旋形轨道。

在O2分子中，σ轨道的电子对会被共享，形成一个共价键，而π轨道的电子则会被分开，因此不会参与共价键的形成。

以上就是O2分子的电子结构和成键情况，由分子轨道理论可以得出：O2分子由两个氧原子组成，这两个氧原子之间形成一个共价键，σ轨道的电子对被共享，形成共价键，而π
轨道的电子则会被分开，不参与共价键的形成。

高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第5讲分子结构-典型例题与知能训练

高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第5讲分子结构【典型例题】例1、写出POCl 3的路易斯结构式。

分析：应当明确在POCl 3里，P 是中心原子。

一般而言，配位的氧和氯应当满足八偶律。

氧是二价元素，因此，氧原子和磷原子之间的键是双键，氯是1价元素，因此，氯原子和磷原子之间的键是单键。

然而使配位原子满足八偶律，即画出它们的孤对电子。

解：例2、给出POCl 3的立体构型。

分析：应用VSEPR 模型，先明确中心原子是磷，然后计算中心原子的孤对电子数：n = 5 － 2 －3 × 1 = 0所以，POCl 3属于AX 4E 0 = AY 4型。

AY 4型的理性模型是正四面体。

由于氧和磷的键是双键，氯和磷的键是单键，所以∠POCl ＞109°28’,而∠ClPCl ＜109°28’。

解：POCl 3，呈三维的四面体构型，而且，∠POCl ＞109°28’，而∠ClPCl ＜109°28’。

例3、给出POCl 3的中心原子的杂化类型。

分析：先根据VSEPR 模型确定，POCl 3属于AY 4型（注意：不能只考虑磷原子周围有四个配位原子，杂化类型的确定必须把中心原子的孤对电子考虑在内。

本题恰好AX n + m = AY n （m = 0），如果不写解题经过，可能不会发现未考虑孤对电子的错误。

）AY 4的VSEPR 模型是正四面体。

因此，POCl 3属于三维的不正的四面体构型。

解：POCl 3是四配位的分子，中心原子上没有孤对电子，所以磷原子取sp 3杂化类型，但由于配位原子有两种，是不等性杂化（∠POCl ＞109°28’，而∠ClPCl ＜109°28’ ）。

例4、BF 3分子有没有p –p 大π键？分析：先根据VSEPR 模型确定BF 3分子是立体构型。

然后根据立体构型确定BF 3分子的B 原子的杂化轨道类型。

再画出BF 3分子里的所有轨道的图形，确定有没有平行的p 轨道。

价键理论和分子轨道理论

●原子轨道为什么需要杂化？ ●如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？
1. 基本要点
● 成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道——杂化轨道
● 杂化前后轨道数目不变 ● 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变
变了总之，杂化后的轨道
●轨道成分变了
●轨道的能量变了
结果当然是更有利于成键！
●轨道的形状变了
● 在 BCl3 和 NCl3 分子中，中心原子的氧化数和配体数都相同，为什么两者的空间分子结构却不同？
● 在 sp2 和 sp 杂化轨道中，是否也存在不等性杂化？各举一例！例如 SO2 和 CO
s-p-d 杂化轨道
s-p-d hybrid orbital
sp3d
sp3d2
假设
理论
Pauling
曲线的最低点相应于吸引力等于排斥力的状态, 该状态下两核间的平衡距离 R0 叫做核间距(符号为 d )，与核间距 d 对应的势能(Ed)则是由气态正、负离子形成离子键过程中放出的能量。
H2分子的形成
显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论的基础。因此，共价键的形成条件为：
中心原子价电子数＞８
S : (Ne) 3s2 3p4 3d0
Cl
Number of valence electrons = 6 + (4 x 7) = 34
Cl
Cl P
Cl Cl
FF S
P : (Ne) 3s2 3p3 3d0
Number of valence electrons = 5 + (5 x 7) = 40

第三版无机化学教材课后习题答案

第二章1..某气体在293K与9.97×104Pa时占有体积1.910-1dm3其质量为0.132g，试求这种气体的相对分子质量，它可能是何种气体?解2．一敝口烧瓶在280K时所盛的气体，需加热到什么温度时，才能使其三分之一逸出? 解3．温度下，将1.013105Pa的N2 2dm3和0.5065Pa的O23 dm3放入6 dm3的真空容器中，求O2和N2的分压及混合气体的总压。

解4．容器中有4.4 g CO2，14 g N2，12.8g O2，总压为2.026105Pa，求各组分的分压。

解5．在300K，1.013105Pa时，加热一敝口细颈瓶到500K，然后封闭其细颈口，并冷却至原来的温度，求这时瓶内的压强。

解6．在273K和1.013×105Pa下，将1.0 dm3洁净干燥的空气缓慢通过H3C—O—CH3液体，在此过程中，液体损失0.0335 g，求此种液体273K时的饱和蒸汽压。

解7．有一混合气体，总压为150Pa，其中N2和H2的体积分数为0.25和0.75，求H2和N2的分压。

解8．在291K和总压为1.013×105Pa时，2.70 dm3含饱和水蒸汽的空气，通过CaCl2干燥管，完全吸水后，干燥空气为3.21 g，求291K时水的饱和蒸汽压。

解9．有一高压气瓶，容积为30 dm3，能承受2.6×107Pa，问在293K时可装入多少千克O2而不致发生危险？解10．在273K时，将同一初压的4.0 dm3 N2和1.0dm3 O2压缩到一个容积为2 dm3的真空容器中，混合气体的总压为3.26×105 Pa，试求（1）两种气体的初压；（2）混合气体中各组分气体的分压；（3）各气体的物质的量。

解用作图外推法（p对ρ/p）得到的数据求一氯甲烷的相对分子质量。

解0.00.20.40.60.8 1.0 1.22.02.22.4ρ/P(g·dm-3·1-5pa-1)P (105pa)可得出一氯甲烷的相对分子质量是50.49512.（1）用理想气体状态方程式证明阿佛加德罗定律；（2）用表示摩尔分数，证明x i =总V iν （3）证明2μ=MkT3 证明：（1）PV=nRT当p 和T 一定时，气体的V 和n 成正比可以表示为V ∞n（2）在压强一定的条件下，V 总=V 1+V 2+V 3+----- 根据分体积的定义，应有关系式 P 总V i =nRT混合气体的状态方程可写成P 总V 总=nRT总V Vi= n ni 又n ni =x i 所以 x i = 总V i ν（3）BAμμ=A B M M又pV=31N 0m(2μ)2 2μ=m pV 0N 3=MRT3 所以2μ=MkT313．已知乙醚的蒸汽热为25900J ·mol -1，它在293K 的饱和蒸汽压为7.58×104Pa ，试求在308K 时的饱和蒸汽压。

化学键理论

化学键理论简介化学键是指将两个或多个原子结合在一起的力，是构成分子和化合物的基本单位。

化学键理论旨在解释化学键形成的原因以及化学键的类型和性质。

本文将介绍几个常见的化学键理论。

1. 价键理论价键理论也称为路易斯理论，是由美国化学家吉尔伯特·路易斯于1916年提出的。

根据这个理论，化学键形成是由于原子之间的电子共享或电子转移。

在化学键中，原子通过共享或转移电子以实现稳定状态。

共价键的形成是通过电子共享形成的，而离子键的形成是通过电子转移形成的。

2. 电子云理论电子云理论也称为量子力学理论，是由奥地利物理学家艾尔温·薛定谔等人在20世纪初提出的。

根据这个理论，电子不能被简单地看作是粒子，而是存在于原子周围的一种云状结构，称为电子云。

在化学键中，电子云之间的重叠是化学键的形成基础。

共价键形成是由于两个原子的电子云的重叠，而离子键形成是由于正负电荷之间的吸引力。

3. 分子轨道理论分子轨道理论是由德国化学家恩斯特·赫尔曼·福克和罗伯特·桥·休伊特于20世纪初提出的。

根据这个理论，分子中的电子不再局限于原子轨道，而是存在于整个分子的分子轨道中。

分子轨道可以是成键轨道（高能级）或反键轨道（低能级）。

共价键的形成是通过成键轨道的重叠，而离子键的形成是通过成键轨道和反键轨道之间的重叠。

4. 杂化轨道理论杂化轨道理论是由美国化学家林纳斯·鲍林在20世纪初提出的。

根据这个理论，原子轨道在形成化学键时会重新组合成一组新的杂化轨道。

杂化轨道具有介于原子轨道之间的性质，可以更好地解释一些分子的形状和键角。

杂化轨道的形成是为了最大限度地重叠，以实现更强的化学键。

5. 价电子对斥力理论价电子对斥力理论也称为VSEPR理论，是由英国化学家罗纳德·吉尔斯彭尼克在1940年代提出的。

根据这个理论，化学键的形成是为了最小化价电子对之间的斥力。

分子的几何形状取决于周围的原子和非键电子对的排列方式。

解释配位化合物的结构和性能的四种理论

配位场理论ligand field theory说明和解释配位化合物的结构和性能重要的理论有价键理论、晶体场理论、分子轨道理论和配位场理论。

配位化合物的价键理论根据配位化合物的性质，按杂化轨道理论用共价配键和电价配键解释配位化合物中金属离子和配位体间的结合力。

例如呈现反磁性，是由于中心离子有未充满的d轨道和s，p空轨道，这些空轨道通过杂化组成杂化轨道，由配位体提供孤对电子；配位体L与中心离子M之间形成L→M的σ键。

是顺磁性的。

中心离子的未成对电子数目和自由离子一样，认为金属离子和配位体以静电吸引力结合在一起。

价键理论简明地解释配位化合物的几何构型和配位化合物的磁性等性质。

价键理论没有提到反键轨道，不能满意解释配位化合物的光谱数据。

晶体场理论是静电作用模型。

把中心离子（M）和配位体（L）的相互作用看作类似离子晶体中正负离子的静电作用。

当L接近M时，M中的d轨道受到L负电荷的静电微扰作用，使原来能级简并的d轨道发生分裂。

按微扰理论可计算分裂能的大小，因计算较繁，定性地将配位体看作按一定对称性排布的点电荷与M的d轨道电子云产生排斥作用。

由于d轨道分布的特点，在配位场中原来5个能级简并的d轨道能级发生分裂，引起电子排布及其他一系列性质的变化，比如电子将重新分布，体系能量会降低，据此解释配位化合物的各种性质。

例如八面体配位离子中，d轨道分裂成两组：低能级的dxy，dxz，dyz，它们三者的能量相等，称为t2g（2g为下标)轨道，此二者的能量相等；高能级的dx2-y2d，dz2，称为eg（g为下标）轨道。

这两组能级间差值称为晶体场分裂能Δ ，配体场强越大，分裂能值越大。

d电子根据Δ和成对能（P）相对大小填在这两组轨道上，形成强场低自旋和弱场高自旋结构。

在不同构型的配合物中，中心离子d轨道能级分裂情况不同。

以此成功地解释了配位化合物的结构、光谱、稳定性及磁性等一系列性质。

配位化合物的分子轨道理论是用分子轨道理论的观点和方法处理金属离子和配位体成键作用。

结构化学应用分子轨道理论处理双原子分子结构

应用分子轨道理论处理双原子分子结构1101班阮赛摘要：分子轨道理论（MO理论）是处理双原子分子及多原子分子结构的一种有效的近似方法，是化学键理论的重要内容。

它注重于分子轨道的认知，即认为分子中的电子围绕整个分子运动,注意了分子的整体性，因此较好地说明了多原子分子的结构。

目前，该理论在现代共价键理论中占有很重要的地位。

本文就分子轨道理论介绍及应用于双原子分子的一些内容作简单介绍。

关键词：分子轨道理论、、成建轨道、反键轨道、对称性匹配、最大重叠、能量相近, σ键、π键、键级、顺磁性、反磁性等。

背景:从20世纪30年代初，由Hund，Mulliken，Lennard-Jones开创，Slater，Hückel，Pople发展至今。

该方法的分子轨道具有较普通的数学形式，较易程序化。

六十年代以来，随着计算机的发展，该方法得到了很大的发展。

如Pople等研制的Gaussian从头算程序, 已成为当今研究化学键理论的主流方法.一、分子轨道理论（Molecular orbital theory）要点1、分子轨道理论的基本观点是把分子看作一个整体，其中电子不再从属于某一个原子而是在整个分子的势力场范围内运动。

正如在原子中每个电子的运动状态可用波函数（ψ）来描述那样，分子中每个电子的运动状态也可用相应的波函数来描述。

2、分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合而成，简称LCAO (linear combination of atomic orbitals 的缩写)。

组合形成的分子轨道数目与组合前的原子轨道数目相等。

如两个原子轨道ψa和ψb线性组合后形成两个分子轨道ψ1和ψ2ψ1 = c1ψa +c2ψb ；ψ2= c1ψa -c2ψb这种组合和杂化轨道不同，杂化轨道是同一原子内部能量相近的不同类型的轨道重新组合，而分子轨道却是由不同原子提供的原子轨道的线性组合。

原子轨道用s、p、d、f……表示，分子轨道则用σ、π、δ……表示。

华彤文《普通化学原理》配套题库【课后习题】(化学键与分子结构)【圣才出品】

第12章化学键与分子结构（一）思考题1．“离子键没有饱和性和方向性”和“离子在一定晶体中有一定配位数，而且配位的异电荷离子位置一定（有四面体向和八面体向等）”。

这两种说法是否矛盾？答：两种说法不矛盾。

离子键无饱和性和方向性是由离子特征决定的。

只要自带有不同的电荷就会有库伦作用，无论周围的空间有多少带有相异电荷的离子，都会产生库伦吸引力，这就决定了离子键的不饱和性，而电荷相异的离子在任意方向的这种作用依然存在。

即没有固定方向，不存在方向性。

而离子在离子晶体中，由于空间条件及离子本身大小的限制，使一个离子周围只能有确定数目的异电荷离子，即配位数一定。

但相邻的离子间库伦引力依然存在，故两者不矛盾。

2．我们在使用许多无机固体试剂，如NaCl、AgNO3、Na2CO3等时，常计算其“分子量”。

在这些场合，“分子量”一词是否确切？如不确切，为什么在化学计算中又可以这样做？确切的名词应是什么？答：“分子量”一词不确切，因为离子晶体中并没有独立的分子存在。

但由于离子晶体在三维空间做周期性有序排列，所以可以选取晶胞作为结构单元进行计算，确切的名词是摩尔晶胞的质量。

3．离子半径的周期变化有哪几条重要规律？试简单解释之。

答：周期表中离子半径的周期变化率主要有：（1）同一元素不同价态的正离子而言，离子电荷越少的离子其半径越大。

原因为：阳离子离子电荷越少代表其失去电子较少，故离子半径较大。

（2）同族元素离子半径从上而下递增。

原因为：同族元素离子从上而下电子层数增加，故半径增大。

（3）同一周期的离子半径随离子电荷增加而减小。

原因为：阳离子的电荷数从左到右递增，而原子序数（质子数也递增），这就导致原子核（质子）对核外剩余电子的吸引力大大加强，电子在离核更近的区域运动，从宏观上看就是（阳）离子半径缩小。

（4）周期表中某元素与其紧邻的右下角或左上角元素的离子半径相近。

原因为：由于同周期离子从左到右半径减小，而不同主族元素离子从上到下半径增加，处于对角线位置的元素两种因素相抵消，故离子半径相近。

武汉大学版无机化学课后习题答案第三版分子结构

分子结构1. 试用离子键理论说明由金属钾和单质氯反应，形成氯化钾的过程如何理解离子键没有方向性和饱和性答：KCl 的形成表示如下： K(s)?K +(g)+e12Cl 2?Cl(g)Cl (g) +e ? Cl -(g) K +(g) + Cl -(g) =KCl (s)离子键的本质是静电作用力，由于离子的电荷分布是球形对称的，因此它对异号离子的引力可以是任何方向，也就是没有方向性；一个离子的周围，能容纳多少个异离子，是随离子的半径变化而变化的，它没有固定的配位数，所以说离子键没有饱和性。

2.用下列数据求氢原子的电子亲和能。

答：电子亲和能为下列反应的焓变，它由(5)-(4)-(3)-(2)-(1)得到： 3. ClF 的解离能为1246kJ mol -⋅，ClF 的生成热为－56kJ/mol-1，Cl 2的解离能为238kJ/mol -1，试计算F 2(g)的解离能。

解：据题意：（1） ClF(g) = Cl(g) +F(g) ΔH 1 = 246 kJ ·mol -1 （2）12Cl 2(g) +12F 2(g) = ClF(g) ΔH 2 = －56kJ/mol -1（3）Cl 2(g) = 2Cl(g) ΔH 3 = 238kJ/mol -12?（1）＋2?（2）－（3）得F 2 (g) = 2 F (g) ΔH ＝2 ΔH 1+2ΔH 2－ΔH 3＝2?246－2?56－238＝142 kJ / mol -14. 试根据晶体的构型与半径比的关系,试判断下列AB 型离子化合物的晶体构型： BeO NaBr CaS RbI BeS CsBr AgCl 解：查表求各离子的Pauling 半径如下表： Pauling 半径(pm)计算各物质的正负离子半径比以及相应晶体构型如下表：5.试从电负性数据，计算下列化合物中单键的离子性百分数各为多少 NaF AgBr RbF HI CuI HBrCsCl解：查表求出各元素的Pauling 电负性数据如下表：各物质的电负性差和相应的离子性百分数如下表：6. 如何理解共价键具有方向性和饱和性解：共价键是指两个原子间的化学键力通过共享电子而达到的稳定饱和结构的结合力。

o2–分子轨道表示

o2–分子轨道表示o2–分子轨道是指氧分子中的一个负离子态。

氧分子是由两个氧原子组成的，每个氧原子有6个电子。

在氧原子上，有两个2s电子和四个2p电子。

当两个氧原子结合形成氧分子时，这些电子会重新排列成分子轨道。

我们来看氧分子的基态。

氧原子的2s和2p轨道会形成分子轨道。

在氧分子中，两个2s轨道会相互叠加形成两个分子轨道：一个是σ2s轨道，另一个是σ*2s轨道。

其中，σ2s轨道是较低能级的轨道，σ*2s轨道是较高能级的轨道。

接下来，氧原子的4个2p轨道也会相互叠加形成分子轨道。

这四个2p轨道分别是：px、py、pz和pz*轨道。

其中，px和py轨道会相互叠加形成两个分子轨道：一个是π2p轨道，另一个是π*2p轨道。

这两个轨道与氧分子的轴线垂直。

而pz和pz*轨道则不会相互叠加，它们保持原样。

氧分子中的分子轨道包括：σ2s、σ*2s、π2p和π*2p轨道。

其中，σ2s轨道是较低能级的轨道，σ*2s轨道是较高能级的轨道，π2p和π*2p轨道则处于中间能级。

这些分子轨道的能级顺序为：σ2s<π2p<σ*2s<π*2p。

这意味着，在填充电子时，电子会首先填充到较低能级的分子轨道中。

根据泡利不相容原理，每个分子轨道最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋量子数相反。

氧分子中的电子配置为1σ2s^2 2σ2s^2 1π2p^4。

这意味着，在氧分子中，有两个电子填充在σ2s轨道中，两个电子填充在σ*2s 轨道中，四个电子填充在π2p轨道中。

这种电子配置使得氧分子成为一个稳定的分子。

氧分子中的电子填充方式使得所有的分子轨道都被填满了，并且满足了电子填充的规则。

除了基态外，氧分子还可以处于激发态。

当氧分子受到外部能量的激发时，电子会从较低能级的分子轨道跃迁到较高能级的分子轨道中。

这些激发态的分子轨道在能级上会有所不同，但它们的填充规则和基态相同。

总结起来，o2–分子轨道是氧分子中的一个负离子态，包括σ2s、σ*2s、π2p和π*2p轨道。

武汉大学版无机化学课后习题答案(第三版)第11章分子结构

分子结构1. 试用离子键理论说明由金属钾和单质氯反应，形成氯化钾的过程？如何理解离子键没有方向性和饱和性？答：KCl 的形成表示如下： K(s)?K +(g)+e12Cl 2?Cl(g)Cl (g) +e ? Cl -(g) K +(g) + Cl -(g) =KCl (s)离子键的本质是静电作用力，由于离子的电荷分布是球形对称的，因此它对异号离子的引力可以是任何方向，也就是没有方向性；一个离子的周围，能容纳多少个异离子，是随离子的半径变化而变化的，它没有固定的配位数，所以说离子键没有饱和性。

2.用下列数据求氢原子的电子亲和能。

答：电子亲和能为下列反应的焓变，它由(5)-(4)-(3)-(2)-(1)得到： 3. ClF 的解离能为1246kJ mol -⋅，ClF 的生成热为－56kJ/mol-1，Cl 2的解离能为238kJ/mol -1，试计算F 2(g)的解离能。

解：据题意：（1） ClF(g) = Cl(g) +F(g) ΔH 1 = 246 kJ ·mol -1 （2）12Cl 2(g) +12F 2(g) = ClF(g) ΔH 2 = －56kJ/mol -1（3）Cl 2(g) = 2Cl(g) ΔH 3 = 238kJ/mol -12?（1）＋2?（2）－（3）得F 2 (g) = 2 F (g) ΔH ＝2 ΔH 1+2ΔH 2－ΔH 3＝2?246－2?56－238＝142 kJ / mol -14. 试根据晶体的构型与半径比的关系,试判断下列AB 型离子化合物的晶体构型： BeO NaBr CaS RbI BeS CsBr AgCl 解：查表求各离子的Pauling 半径如下表： Pauling 半径(pm)计算各物质的正负离子半径比以及相应晶体构型如下表：5.试从电负性数据，计算下列化合物中单键的离子性百分数各为多少？ NaF AgBr RbF HI CuI HBrCsCl解：查表求出各元素的Pauling 电负性数据如下表：各物质的电负性差和相应的离子性百分数如下表：6. 如何理解共价键具有方向性和饱和性？解：共价键是指两个原子间的化学键力通过共享电子而达到的稳定饱和结构的结合力。

分子轨道理论

z
+
_
_x
pz
z + +x
d Z2
z _+ + _x
dxz
z _+ + _y
dyz
z + x
px
y _+ + _x
dxy
y + _x
py
y
-
+
+
-x
dx2 y2
(1)对称性匹配原则。只有对称性匹配的原子轨道才能有效地组合成分子轨道。下图中 (a)、(c) ψa为s轨道，ψb为py轨道，键轴为 x。看起来ψa和ψb可以重叠，但实际上一半区域为同号重叠，另一半为异号重叠，两者正好抵消，净成键效应为零，因此不能组成分子轨道，亦称两个原子轨道对称性不匹配而不能组成分子轨道。
键级为0，故不能稳定存在。
(3)第二周期，同核双原子分子的分子轨道
பைடு நூலகம்N2型
2p 能量
2s
A原子
σ* 2px
σ2px
σ
* 2s
σ 2s
分子轨道
π
* 2p
y
,
π2*p
z
2p
π2py , π2pz
2s
B原子
O2型
2p 能量
2s A原子
σ* 2p x
π2py , π2pz
σ2px
π2*p
y
,
π* 2pz
+
A
B
-
2py
分子轨道
可编辑
三、分子轨道理论的应用
(1)H2分子的形成
( 1s) 2
反键分子轨道
原子轨道能量 1s

论述价键理论和分子轨道理论说明O2