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《基础化学 Fundamentals in Chemistry》课程教学课件（分子形状与结构 The Shapes and Structures of Molecules）Part I 原子、分子的电子结构与化学反应（The Electronic Structure of Atoms and Molecules and Chemical Reactions）Chapter 2 分子的电子结构（The Electronic Structure of Molecules）

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原子与分子的电子结构与化学反应(TheElectronicStructuresofAtomsandMoleculesandChemicalReactions)第二章分子电子结构(Chapter2TheElectronicStructuresofMolecules)Prof.Dr.XinLu（吕鑫）Email:xinlu@xmu.edu.cn

原子与分子的电子结构与化学反应 (The Electronic Structures of Atoms and Molecules, and Chemical Reactions) Prof. Dr. Xin Lu (吕鑫) Email: xinlu@xmu.edu.cn 第二章分子电子结构 (Chapter 2 The Electronic Structures of Molecules)

2.分子电子结构些经验规律（中学）：一1）八隅率、路易斯电子式、价层电子对互斥理论（VSEPR）2）经典价键理论（电子对成键理论）&杂化轨道（spn杂化，n=1~3现代化学研究中所使用的各种仪器测量多基于量子力学原理有必要学习建基于量子力学的分子电子结构理论与研究方法！特别申明：本课程不讲述量子力学和化学键等理论的发展史！本章内容1）分子电子结构与分子对称性紧密相关，有必要了解先分子对称性及其基本用途！2）定性分子轨道理论与双原子分子成键3）多原子分子成键的定性图像、离域分子轨道与共轭体系

2. 分子电子结构 1）八隅率、路易斯电子式、价层电子对互斥理论（VSEPR） 2）经典价键理论(电子对成键理论) & 杂化轨道（spn杂化， n = 1~3)  一些经验规律(中学)：  现代化学研究中所使用的各种仪器测量多基于量子力学原理！  有必要学习建基于量子力学的分子电子结构理论与研究方法！  特别申明：本课程不讲述量子力学和化学键等理论的发展史！  本章内容: 1) 分子电子结构与分子对称性紧密相关，有必要了解先分子对称性及其基本用途！ 2) 定性分子轨道理论与双原子分子成键 3）多原子分子成键的定性图像、离域分子轨道与共轭体系

2.1分子形状与对称性简介“更对称”？对称与视觉美感对称物体-由完全等同部件组成球形>立方体对称之美--日常生活中随处可见NH3H20分子对称性一因原子几何排列而具有一定的外形和对称性，可根据对称性特征对分子进行分类正四面体型：CHvSSO.2三角锥型：NH3VsSO3(post-classreading:JK&PW,pp79-97,chapter3)

2.1 分子形状与对称性简介  对称与视觉美感对称之美 - 日常生活中随处可见 (post-class reading: JK&PW, pp79-97, chapter 3) 对称物体 - 由完全等同部件组成  分子对称性 – 因原子几何排列而具有一定的外形和对称性，可根据对称性特征对分子进行分类；  “更对称”- ？球形 ? 立方体 NH3 ? H2O > > 正四面体型：CH4 vs SO4 2– 三角锥型：NH3 vs SO3 2–

2.1分子形状与对称性简介HH120°分子对称性的重要性-以苯（C.H6)为例120C139pm120°所有C原子等价，性质相同，如13C化学位移HH所有H原子亦等价可根据分子结构对称性快速判断理论计算或109pm实验结果正误HH分子对称性的重要性-以SO.2-为例福o0正四面体结构

2.1 分子形状与对称性简介 • 所有C原子等价，性质相同，如13C化学位移  分子对称性的重要性 – 以苯(C6H6 )为例 • 所有H原子亦等价 • 可根据分子结构对称性快速判断理论计算或实验结果正误  分子对称性的重要性 – 以SO4 2-为例 O S O O O ⊝ ⊝ 正四面体结构 O S O O O ⊝ ⊝ ⊝ ⊝ 2+ X V

120°2.1.1对称元素与对称操作120139pm12Q对称操作(symmetryoperation）对物体做一个动作（操作）后，物体的每一点都与原始物体的等价点（或可109pm能是相同的点）相重合！简言之，就是完成动作后物体看似不动！例1：以通过苯环心且垂直分子平面的直线为轴，顺时针旋转30°、60°90°、120°，哪个为对称操作？0060°90°XX30°120°例2：苯分子，以1,4位碳原子连线为轴，旋转90°或180°，哪个为对称操作？后一动作y例3：苯分子，以分子平面为镜面，做照镜子动作？例4：苯分子，以环心为原点，所有原子坐标均做(x,y,z)（-x-y-z)的反演变换

2.1.1 对称元素与对称操作  对称操作(symmetry operation) 对物体做一个动作(操作)后，物体的每一点都与原始物体的等价点(或可能是相同的点)相重合！简言之，就是完成动作后物体看似不动！例3：苯分子, 以分子平面为镜面，做照镜子动作？例4：苯分子，以环心为原点，所有原子坐标均做 (x,y,z)  (-x,-y,-z) 的反演变换例1：以通过苯环心且垂直分子平面的直线为轴，顺时针旋转30 、60 、90 、120，哪个为对称操作？例2：苯分子，以1,4位碳原子连线为轴，旋转 90 或 180，哪个为对称操作？ 0 30 X 60  90 X 120  后一动作  

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