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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）第二章分子电子结构（Chapter 2 The Electronic Structures of Molecules）第二讲

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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)第二讲(Il-m-2)Prof.Dr.Xin Lu（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) 第二讲（II-m-2）

30第二周期元素同核双原子分子的分子轨道图·2s-2p间能差大时适用！2D·暂不考虑电子占据状况·据图可快速写出以下各分子（离子）的基态电子组态：O：10g10元20g20230g1元±1元gO2:F,t:F2:2s20分子轨道理论MOsAOsonBAOsonA

第二周期元素同核双原子分子的分子轨道图 • 2s-2p间能差大时适用！ • 暂不考虑电子占据状况 • 据图可快速写出以下各分子(离子）的基态电子组态: O2 +: O2 – : F2 +: F2 : 1𝜎g 21𝜎𝑢 22𝜎g 22𝜎𝑢 23𝜎g 21𝜋𝑢 41𝜋𝑔 1 分子轨道理论

一2.2原子轨道有效重叠形成分子轨道的条件1）对称性匹配（首要条件！）两AOS相对干键轴的旋转操作可有效重叠及包含键轴的镜面操作均对称SAO(键轴)圆柱对称圆柱对称(α)Pz (键轴)圆柱对称Q：画出其反键MO？相消相干对称性不匹配！两AOs相对于包含键轴镜面的无净成键作用！反映操作对称性正好相反！镜面对称镜面反对称相长相干两AOs相对于包含键轴的同一个对称性不匹配！无净成键作用！镜面的反映操作对称性不匹配！

2.2 原子轨道有效重叠形成分子轨道的条件 1）对称性匹配（首要条件！）？两AOs相对于键轴的旋转操作及包含键轴的镜面操作均对称! 两AOs相对于包含键轴镜面的反映操作对称性正好相反! 对称性匹配, 可有效重叠可有效重叠相长相干相消相干对称性不匹配！无净成键作用！ Q: 画出其反键MO? 镜面反对称镜面对称 (键轴)圆柱对称 (键轴)圆柱对称圆柱对称() px py + 对称性不匹配！无净成键作用！两AOs相对于包含键轴的同一个镜面的反映操作对称性不匹配! px

2.2原子轨道有效重叠形成分子轨道的条件2)能量相近3）参与成键的轨道大小也会影响其重叠程度：轨道尺寸越大，轨道间相互作用越弱；AOs能·轨道尺寸差异越大，相互作用越弱量相近AOs能1s - ls > 2s- 2s >3s -3s etc相互作差大用强2s -2s> 2s- 3s > 2s - 4s etc湘互作用弱000一些共价键的键能数据：Ge 4p,与Ge 4pzCl-Cl: 247kJ/molC 2p,与C 2pz能量相近(同)能量相近(同)Br-Br:193kJ/molHCl:431kJ/mol较为弥散较为收缩I-l:151kJ/molHl: 299 kJ/mol成键弱→成键强

2.2 原子轨道有效重叠形成分子轨道的条件 3）参与成键的轨道大小也会影响其重叠程度: • 轨道尺寸越大，轨道间相互作用越弱； • 轨道尺寸差异越大，相互作用越弱。一些共价键的键能数据： HCl: 431 kJ/mol Hl: 299 kJ/mol Cl-Cl: 247 kJ/mol Br-Br: 193 kJ/mol I-I: 151 kJ/mol AOs能量相近相互作用强 2）能量相近 AOs能差大相互作用弱 C 2pz与C 2pz 能量相近(同）较为收缩  成键强 Ge 4pz与Ge 4pz 能量相近(同）较为弥散  成键弱

十Lit ionLitF-2.3异核双原子分子L2SAO离子间静电相互作用AOs并不形成MO!1）异核原子的AO能级差异，其重叠情况自然有电子转移！别于同核双原子分子！#+#F2pAOsF-ion2）原子轨道对分子轨道的贡献不再均等！能量低得多离子键！反键MO能AOs能量相同较高能量AO反键MO能不量远高于AO非极性共价键贡献更大明显高于较高能量AOCAOcarbonAOcarbon AO1AOs能量不同1两AOs对11MO的贡献极性共价键-相同成键MO能1OAO量远低于AO较低能量AO两个原子同等贡献形成分子轨道一非极性共价键贡献更大成键MO能量不明显成键电子为两个原子共享！低于较低能量AO

2.3 异核双原子分子 1）异核原子的AO能级差异，其重叠情况自然有别于同核双原子分子！ 2）原子轨道对分子轨道的贡献不再均等！成键MO能量远低于AO 反键MO能量远高于AO 两AOs对 MO的贡献相同 AOs能量相同非极性共价键较低能量AO 成键MO能量不明显贡献更大低于较低能量AO O AO C AO 反键MO能不明显高于较高能量AO 较高能量AO 贡献更大 AOs能量不同极性共价键能量低得多离子键！离子间静电 AOs并不相互作用形成MO! 电子转移！两个原子同等贡献形成分子轨道—非极性共价键，成键电子为两个原子共享！

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