杂化轨道理论图解.docx

杂化轨道理论(图解） 一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构 ㈠、共价键理论简介 １、 经典的化学键电子理论： 1916 年德国化学家柯塞尔 (Kossel) 和 1919 年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子 或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。柯塞尔用电子的 得失解释正负离子的结合。路易斯提出，原子通过共用电子对而形成 的化学键称为共价键(covalent [k?u`veilent]bond[b?nd])。用黑点 代表价电子（即最外层 s，p 轨道上的电子），可以表示原子形成分子 时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。为了方便， 常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁 键 。 原 子 单 独 拥 有 的 未 成 键 的 电 子 对 叫 做 孤 对 电 子 (lone[l?un]pair[pε?]electron[i`lektr ?n])。Lewis 结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。 PCl SF6BeCl BF PCl SF 6 BeCl BF 3 NO，NO 2 … 5 2 中心原子周围 10 12 4 6 含奇数价电子 … 价电子数 的分子 ③、不能解释某些分子的性质。含有未成对电子的分子通常是顺磁性 的（即它们在磁场中表现出磁性）例如 O2。 ２、1927 年德国的海特勒 Heitler 和美籍德国人的伦敦 London 两位化学家建立了现代价键理论，简称 VB 理论（电子配对法）。1931 年， 鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获 1954 年诺贝尔化学奖。 ３、1928 年－1932 年马利肯由于建立和发展分子轨道理论荣获得 1966 年诺贝尔化学奖。 MO 法和 VB 法是两种根本不同的物理方法；都是电子运动状态的近似描述；在一定条件下它们具有等价性。 O ：2 O 原子电子组态 1s2 2 层电子：12 个电子， 2s2 2p4 →O ，8×2=16 个电子， 外 2 KK(σ )2(σ 2s * )2(σ 2s )2 2pz (π )2(π )2(π 2px 2py * )1 2px (π * )1 2py MO理论认为价电子为12，其中 成键电子，(σ )2 2s (σ )2 2pz (π )2 2px (π )2 2py 共8个电子 反键电子，(σ * )2 2s (π * )1 2px (π * )1共4个电子 2py o 单键， 3电π 键，3电子π 键 σ +π 3+π 3，由于每个π 3只相当于半个键，故键级=2。尽管该键级与 O— O—O O2 分子的路易斯结构式 O O ，价键结构式 ㈡、价键法（VB 法）价键理论一： １、要点： ⑴、共价键的形成条件：①、先决条件：原子具有未成对电子；②、 配对电子参与成键的原子轨道要满足对称匹配、能量相近以及最大重 叠的原则；③、两原子具有成单的自旋相反的电子配对，服从保里不 相容原理。 ⑵、共价键的本质：是由于原子相互接近时轨道重叠，原子间通过共 用自旋相反的电子使能量降低而成键。 ⑶、共价键的特征：①、饱和性，一个原子有几个未成对电子（包括 激发后形成的未成对电子），便和几个自旋相反的电子配对成键；而未 成对电子数是有限的，故形成化学键的数目是有限的。②、根据原子 轨道最大重叠原理，原子轨道沿其角度分布最大值方向重叠，即共价 键具有一定的方向性。 ⑷、共价键的类型：单键、双键和叁键。 重电 键化学重叠 重叠方叠 键 子 的重叠部分 活泼 重 电 键 化学 重叠 重叠方 叠 键 子 的 重叠部分 活泼 方式 向 程 能 能 强 性 度 量 度 σ 键 “ 头沿键轴 圆柱形对称，集中在 大 碰头”方向重 两核之间沿键轴分 小 较 低 较 大 不活 泼 ，比 叠 布，可绕键轴旋转 π 键稳定 π 键 “ 肩原子轨 分布在通过键轴的 小 一个平面上下方，键 并肩”道的对 轴处为零，不可绕轴 大 较 高 较 小 活 泼， 易发 称轴互 旋转，“上下”形状对称（像“两块冬 相平行 瓜”），垂直于键轴。 生化 学反应 ⅰ、σ 键：沿键轴方向重叠，呈圆柱形对称，称为σ 轨道，生成的键称为σ 键σ 是希腊字母，相当于英文的 s，是对称 Symmetry[`simitri]这个字的第一个字母）。 o 键形成的方式： ⅱ、π 键：两个 p 轨道彼此平行地重叠起来，轨道的对称面是通过键轴的平面，这个对称面就叫节面，这样的轨道称为π 轨道，生成的键称为π 键（π 相当于英文的