异核双原子分子的分子轨道图

作者&投稿:霍鬼 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
请问有谁知道异核双原子分子轨道能级图画法?~

如果两个原子相近,则用等电子体的能级图;如CO可以直接用N2能级图(分子轨道表示不同),如果相差较大,如HF,要根据能量相近原子重新组。

以氟化氢为例来说明一下。
氟原子中1s和2s轨道能量很低,在与氢原子作用时,因与氢原子的1s轨道能量相差太多(作用可忽略),形成的分子轨道保持F原子中的1s,2s轨道原貌。三个2p轨道与氢原子的1s轨道能量相近(不同原子的最高占据轨道能量相近,这个规律具有普遍性),满足分子轨道三原则中的能量相近原则,但三个p轨道中只有2px才能满足第二个原则(对称性匹配),即与氢原子1s轨道(头碰头)重叠后,轨道能量发生变化(其中1s与2px波函数角度部分的正端重叠,原子核间电子云密度增加,体系能量降低,这种重叠形成的分子轨道称为成键轨道,1s与2px的负端重叠,电子云密度降低,体系能量升高,这种重叠形成的分子轨道称为反键轨道)。而2py,2pz假定和1s重叠,那么重叠的部分一半加强一半减弱,总体电子云密度不变,能量不变,意味着没有有效(实质性)作用,即不能形成分子轨道。这样2py和2pz在形成分子轨道时仍保留原有的能量状态,这种仅由氟原子单方面提供的轨道,称为非键轨道(F的1s,2s原子轨道所形成的分子轨道也是非键轨道)。

形成的分子轨道按照对称性可以分为两类:一类的波函数的角度部分有对称轴,称为sigma轨道,另一类是中心反对称(对称中心两侧形状相同,符号相反),称为π轨道。

这样HF分子轨道按能量升高排序就是1σ(来自于原氟原子的1s轨道),2σ(氟原子的2s轨道),3σ(氢原子的1s和氟原子的2px正端重叠,成键轨道),1π(1π轨道有两个,二者能量相等。来自于氟原子的2py和2pz),4σ(氢原子的1s和氟原子的2px负端重叠,反键轨道)。

π轨道不一定都是非键轨道。例如,两个原子中能量相近的py轨道之间可以肩并肩重叠(正正重叠,负负重叠使原子核间电子云密度升高,为成键轨道。正负、负正重叠原子核间电子云密度减小,为反键轨道)。

如有疑问,欢迎继续追问。

这个图中可能画的不是十分清楚

HF的分子轨道中,1σ和2σ都是由F的1s和2s轨道上的电子构成的

F原子的2px轨道和H原子的1s轨道对称性相同,能量相近。所以也就是说H原子1s的单电子实际上是跟F原子中的2p上的5个电子分别形成了3σ、1π、2π的轨道。而图中的4σ其实是空的(因为没有足够的电子了)

贴一张更加清楚的图,应该可以方便你理解:

《无机化学》第六章p220



作为一名竞赛党,发表一下我的看法。可能有不足。
氢的1s轨道和氟的2pz轨道能量相近且对称性匹配,所以才能组合形成分子轨道。其他的轨道都是非键轨道。
所以H和F的分子轨道应该是这样的:
F的1s轨道单独形成一个非键轨道1σ²,
F的2s轨道单独形成一个非键轨道2σ²,
F的2pz轨道和H的1s轨道组合形成一个3σ²成键轨道和一个4σ反键轨道,
F的2py,2px各自形成非键轨道,共形成两个轨道1π4(这两个轨道能量相等。)


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