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分子軌道理論和光化學(xué)


化學(xué)先生 / 2019-08-24

       光化學(xué)是研究在紫外或者可見光作用下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的一門學(xué)科,近30年來得到了迅速的發(fā)展。激光和光譜技術(shù)的不斷發(fā)展為研究光化學(xué)過程提供了實(shí)驗(yàn)手段。分子軌道理論又使得人們對(duì)光化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理有了更深刻的認(rèn)識(shí)。因此,光化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開分子軌道理論。

 
    1.分子軌道理論簡介

    分子軌道理論是基于量子力學(xué)的理論,該理論十分復(fù)雜,計(jì)算工作量也特別大,但由于計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展,目前這種理論在計(jì)算化學(xué)上應(yīng)用相當(dāng)普遍。

    2.分子軌道理論的要點(diǎn)

    分子軌道是由原子軌道經(jīng)線性組合面成,它與原子軌道的數(shù)量相等。分子軌道的數(shù)目與參與組合的原子軌道數(shù)目相等。Hz中的兩個(gè)H有兩個(gè)Vis,可組合成兩個(gè)分子軌道。當(dāng)兩個(gè)原子軌道結(jié)合形成一個(gè)分子軌道時(shí),參與成鍵的兩個(gè)電子并不是定城在自己的原子軌道上,而是跨越在兩個(gè)原子周圍的整個(gè)軌道(分子軌道)上的。原子軌道和分子軌道都是電子波函數(shù)的描述。

    3.原子軌道只有滿足三個(gè)條件才能組成分子軌道

    ①對(duì)稱性匹配:原子軌道必須具有相同的對(duì)稱性才能組合成分子軌道。

    ②能量相近:能量相近的兩個(gè)原子軌道可以組成兩個(gè)分子軌道(成鍵軌道和反鍵軌道),成鍵軌道能量低,反鍵軌道能量高。

    ③最大重疊原理:能量相近的原子軌道才能組合成有效的分子軌道。

    兩個(gè)原子軌道的最大重疊,可使形成的軌道能量低,對(duì)于表示電子軌道運(yùn)動(dòng)的積分,其值與始態(tài)和終態(tài)空間函數(shù)的重疊及對(duì)稱性有關(guān),始態(tài)和終態(tài)空間函數(shù)的空間重疊越大,積分項(xiàng)越大,此積分值越大,也就越穩(wěn)定。

    4.電子在分子軌道 上排布要遵循三原則

    三原則就是我們熟悉的保利不相容原理、能量最低原理和洪特規(guī)則。

    5. 關(guān)于軌道的對(duì)稱性

    (1) 原子軌道與分子軌道的對(duì)稱性;

    (2) 分子軌道的對(duì)稱性;

    (3) 對(duì)稱性相同的原子軌道組成分子軌道;

    (4)分子軌道分布的特點(diǎn)(對(duì)稱性)。
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