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。

N2的2p和2s轨道能量相差不大，组成的分子轨道中的能量比能量低（图9-3-4）

N2分子的电子构型

N2中有叁键，与价键理论讨论的结果一致。

在第二周期中，B2，C2，N2的分子轨道能级都属于N2型,π2p轨道的能量低于σ2p，O2,F2都属于O2型，即σ2p能量低于π2p。