当前课程知识点：大学化学 > 第四章 分子结构与化学键理论 > 4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立 > Video
同学们好
下边我们开始
一节新的内容的学习
这节的名字啊叫
分子轨道理论
这部分的内容
在中学里边
我们都大概没有接触过
但是同学们不要怕
分子轨道理论
其实也是建立在
我们已经熟知的
原子轨道理论基础上的
我们在这里
还会学习到许多
我们过去已经掌握的知识
只是这时候
我们的着眼点
会和原来的原子轨道理论
有所不同
从分子轨道理论的
建立过程来看
在1927年前后
美国科学家缪立根
和德国化学家洪特
他们先后根据
自己的研究结果
提出了原子轨道基础上
建立分子轨道理论的设想
那么这样的设想呢
主要是希望
把波函数为基础的
原子轨道
通过线性叠加的方式
叠加成新的分子轨道
而从全新的角度呢
去诠释波函数与原子轨道
以及原子轨道当中
电子的排列的规律
从而为人们解析
在已知的价键结构当中
不能为人们所掌握的
结构与物理
和化学性质之间的关系
这一理论也被后人称为
缪立根-洪特理论
分子轨道理论认为
分子轨道
依然是由原子轨道
线性组合而成的
所以
分子轨道的数目
与组合前的
原子轨道的数目相等
这是分子轨道理论的
第一个要点
其次呢
在形成的分子轨道当中
如果分子轨道的能量
是高于原始的
原子轨道的能量的
这时候的分子轨道
称为反键分子轨道
用Ψ*来表示
分子轨道当中
如果能量是低于原始的
组成分子轨道的
原子轨道的能量
这时候的分子轨道
称为成键分子轨道
用Ψ来表示
每一个分子轨道当中
都有相应的组成的图象
也就是
相应的能级的分布
根据线性组合方式的不同
分子轨道分别分为σ轨道
和π轨道
我们要注意的是
这里的σ轨道
和π轨道
与我们在杂化理论轨道当中
所指的相应的
原子轨道的组合
有所区别
在杂化轨道理论当中
杂化理论是指的
原子内部轨道的
重新组合
组合成的杂化轨道
不同于原来的
原子轨道的能量
和空间的分布状态
在空间上
有了新的结构
在能量上
有了重新的分配
所以
每一个杂化轨道
都可以形成
一个单独的σ键
而分子轨道理论
它是指分子内部
不同原子之间的
原子轨道的重新组合
这种组合
就为组成分子的
各原子之间的电子的排布
奠定了新的能级的次序
所以杂化轨道理论
和分子轨道理论
在解析原子和分子结构当中
它们的着眼点
和它们的基础
是完全不同的
同时我们从原子轨道
和分子轨道
本身的构成上来看
两者之间也有明显的不同
比如原子轨道
我们通常用AO来表示
分子轨道呢
从一开始我们就发现了
是用MO来表示
原子轨道当中
电子是属于某一个原子的
而在分子轨道当中呢
电子是属于组成分子的
原子共享的
那么原子轨道当中
有不同的能级
分子轨道当中
也有不同的能级
在原子轨道当中
我们知道
各个亚层的符号
我们是用小写的
s、p、d、f来表示的
而在分子轨道当中
我们却要用σ、π、δ
等希腊字母来代替
有关这部分的内容啊
同学们可以根据
自己的兴趣
不断地去看相关的资料
来加深对于分子轨道
与原子轨道
它们之间的联系
和不同的一些概念的理解
我想在这里呢
只是给大家提供一个简单的
入门的知识
从原子轨道相互叠加
而形成分子轨道的过程来看
这样的一个组合过程
要遵从以下的原则
首先就是组合的轨道
要有相近的能量
只有能量相近的时候
两个对称性匹配的原子轨道
才能有效地组合成
我们的分子轨道
而原子轨道的能量越接近
组成的分子轨道呢
有效性就越高
原子轨道
如果能量相差过大的时候
它们往往
不能够能够共价键
比如我们的s轨道与s轨道
相互叠加的时候
它们就会形成
相应的成键的σs轨道
以及反键的σs*轨道
而从能级上来看
成键轨道的能量
要低于反键轨道的能量
分别用σs和σs*来表示
当s轨道与p轨道相互叠加
形成分子轨道的时候
那么同样会形成
成键的σsp轨道
和反键的σsp*轨道
它们的能量呢
也是反键轨道
要高于成键轨道
同时原子轨道的组合
还要遵循
最大重叠原则
也就是说
能量相近的原子轨道
重叠程度越大
形成的化学键就会越稳定
如果我们以p轨道和
p轨道的重叠来看
当p轨道和p轨道
以头碰头方式来重叠
这一点就像我们在
杂化轨道理论当中σ键
的形成方式
那么在分子轨道理论当中
这种头碰头的重叠
仍然是一种重叠度最大的
重叠方式
这时候所形成的轨道
分别是成键的σ轨道
和反键的σ轨道
它们分别用σpx
和σpx*来表示
从能量的高低来看
反键轨道的能量
要高于成键轨道的能量
那么未来电子在填充到
我们的分子轨道当中的时候
会选择优先填充成键轨道
其次才会填充反键轨道
如果我们同样的p轨道
进行叠加
当它们叠加的方式
不是头碰头
而是肩并肩的方式
从我们的杂化轨道理论当中
已经了解到
这种肩并肩的重叠方式
并不是它们
重叠密度最大的方式
那么这时候
它们同样会形成
成键的分子轨道
和反键的分子轨道
不同的是
这里的成键轨道
是πpx轨道
反键轨道呢
是πpx*轨道
从能量状态上来讲
仍然是反键轨道
会高于成键轨道的
电子填充的次序呢
一样是从首先填满我们的
成键轨道
然后才会选择填充我们的
能量较高的反键分子轨道
从稳定性上来讲
我们这样的
肩并肩的重叠方式
形成的分子轨道
它的成键的强度
和形成的共价键的稳定性
一定会低于我们
头碰头的方式
所形成的σ键的分子轨道
所形成的价键的稳定性
同时
原子轨道组合成分子轨道
还要遵从
对称性的匹配原则
也就是说
只有对称性相同的原子轨道
才能组合成我们相应的
分子轨道
这个概念怎么理解呢
那么
回顾到我们在讲
原子轨道的时候
我们曾经跟大家分享过
波函数与我们的
电子云密度分布
之间的关系
波函数由于是从
解薛定谔方程
确定边界条件
而得到的结果
所以
波函数是有正负号的
而我们波函数模的平方
代表的是原子核外空间
特定区域内电子出现的
几率密度
它是没有正负号的
所以
回顾到波函数与电子云的
概率密度之间的关系
我们就更容易理解
波函数是带有符号的
那么
同号波函数相互叠加
它们能够形成分子轨道
异号波函数相互叠加的时候
就不能够形成分子轨道
我们如果这样的实例上来看
也就是说
当s轨道与p轨道
虽然是头碰头
它们的方式来进行重叠
但是由于s轨道与p轨道
它的波函数的符号不同
所以这样的叠加
既是头碰头
也是无效的叠加
所以这样的方式
是不能够形成
稳定的分子轨道的
同样
当p轨道与p轨道
以头碰头的方式相互叠加
但是它们的符号相异的时候
也是无效的叠加
而p轨道与p轨道的
肩并肩的重叠
也是有同样的道理
除了无效重叠以外
当同号波函数它们靠近时
从这个几何位置上来看
s轨道虽然和我们的
p轨道的波函数
它们的同号部分相互靠近了
但是同时
它也与波函数的异号部分
也相互靠近
这样与同号部分的叠加
和异号部分的叠加
两两相互抵消
最后以这样的几何方式
来进行波函数的叠加时
它们的叠加效果
依然是零叠加
所以这样的方式
就不能形成有效的
原子轨道的线性组合
这样的轨道的重叠呢
也被称为零重叠
相似的还有
p轨道与p轨道的重叠
也具有异号和同号之间
相互抵消的同样的结果
所以无效重叠和零重叠
都不能形成稳定的原子轨道
组成的分子轨道
而只有在原子轨道的同号部分
相互重叠的时候
才能形成有效的重叠
比如我们的
s和s轨道的有效重叠
我们的s和p轨道的
同号的有效的重叠
以及肩并肩的p轨道
与p轨道的同号重叠
更加复杂的
除了p轨道与p轨道
这样的重叠以外
我们的p轨道和d轨道之间
也可以发生有效重叠
而在d轨道当中
同样要遵循的
就是我们的波函数的
同号部分
相互重叠
这样的重叠
才能够使原子轨道
线性组合成
稳定的分子轨道
有关这样的组合规律呢
我们在后续当中
还会跟大家讨论
不同的原子轨道的组合
当它们的s轨道和p轨道之间
能量相差较大
和较小的状态下
它们的重叠状况
以及组成分子轨道的
能级状况呢
还会有所差异
这一部分内容
在下节课当中
我们将详细的跟大家
一 一的进行讨论
这节课的内容
我们就介绍到这里
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
