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-异核双原子分子和离子 > Video
同学们好
下边我们继续
分子轨道理论的学习
在前面两节当中
我们通过原子轨道的
线性组合规律
已经帮大家介绍了
分子轨道的理论要点
以及原子轨道
通过不同的组合方式
所构成的分子轨道的
能级的变化
同时我们还以
第二周期元素为例
跟大家讨论了
同核双原子分子的
组成的结构特点
帮大家解开了
一直困扰在大家心中的
O2分子是一种
顺磁性分子的
这样一个长久以来
难以揭开的谜团
那么在这节课当中
我们要继续在
分子轨道理论的基础上
跟大家分享一个新的话题
也就是
异核双原子分子
怎么样通过原子轨道的
线性组合
通过分子轨道理论呢
来解析它们构成的
分子和离子的结构
与性能之间的关系
异核双原子分子轨道的形成
与我们的
同核双原子分子轨道的形成
既有相似的地方
也有明显的不同
这个不同点在于
异核双原子间
一般是利用
最外层的原子轨道
它们可以组合成分子轨道
但是呢
这样的分子轨道
往往会由于异核原子
它们本身的原子轨道
是处在不同的能量状态
所以这时候就不能像
同核双原子分子那样
用s对s p对p
这样的等价的原子轨道
线性组合的原则呢
来分析
异核双原子所构成的
分子轨道的
它的能级的结构
在异核双原子组成的
分子轨道当中
轨道的符号的下标呢
就不再用前面我们熟悉的
s或者是p来表示
而是直接用数字来表示
比如说
对于O和C
组成的这样一个
异核双原子分子
这当中
我们就会看到
O和C相比
它们电负性不同
所以它们的原子轨道的
基态的能量
也会是有所差异
所以O这一侧
由于电负性较高
所以它的轨道的能量呢
相对较低
而分子轨道这一块呢
也会发生一个非对称的
这样的一个变化
也就是这时候
成键和反键轨道之间呢
不再用我们的σs成键
和σs*反键轨道来表示
而用σ1*、σ2*
和σ3*和σ4*
这样的方式来表示
所以这是我们的
异核双原子分子的
分子轨道的表示方法
和同核双原子分子的
分子轨道表示方法
之间的一个
明显的差异的地方
同学们要多加留意
从成键分子轨道
与反键分子轨道的
能量上来看
我们可以看到
在异核双原子分子
它们的分子轨道的
线性组合过程当中
我们发现
成键分子轨道的能量
更接近于电负性大的
原子的原子轨道的能量
而反键分子轨道的能量呢
更接近于电负性小的
原子的原子轨道的能量
怎么去理解这个意思呢
我们还回到这张图上
我们看到
刚才我们讨论了电负性大的
原子轨道的能量比较低
电负性小的呢
它的原子轨道的能量呢
相应要高
这时候我们看它们
线性组合以后的分子轨道的
能级的分布状态
我们就会发现
我们成键轨道的能量
更接近于我们的电负性大的
O的原子轨道的能量
而反键轨道的能量呢
则更接近于我们电负性小的
C原子的原子轨道的
能量状态
这也就是解析了
我们成键分子轨道
和反键分子轨道
在异核双原子分子
形成这样的一个
价键结构过程当中
它们的能级的分布的状态
同时
还要跟大家介绍一个
新的物理参量
叫等电子体
所谓等电子体
是指具有相同电子数的分子
具有相同电子数的分子呢
它们在分子轨道当中的
电子排布
和成键的状况
具有相似性
所以了解等电子体
是为了了解
在我们的分子轨道
与成键结构当中的
等电子体原理
我们还回到CO分子
在CO分子结构当中
一共有14个电子
这样的电子数呢
与N2分子是相同的
因此
这样的一个结构
就和我们的同核双原子的
N2分子
在结构上
有某些的相似性
因为
它们同时具有14个电子
那么这14个电子
在分子轨道当中的排列
就会依分子轨道的
能级排列的方式
依次的填充
所以
CO分子中
电子在分子轨道当中的
填充次序
会与我们的N2分子相类似
我们从CO形成的
分子轨道当中
电子的排布规律上来看
我们会发现
在它的内层
σ成键和σ反键轨道
两者之间的能量抵消了
而这时候
它的价电子呢
主要排布在我们的
π电子的成键轨道
以及σ电子的成键轨道当中
在CO分子当中
共形成了一个σ键
和两个π键
我们依照键级的公式
来算一下这当中
它的成键电子与反键电子之差
我们会发现
所有的成键电子相加的话
一共有8个
只有这里有一个
反键轨道当中的
两个电子
把它减掉以后再除以2
CO分子的键级呢是3
我们回忆一下
H2和F2
它们的同核双原子分子的
键级呢
分别为1
而这里我们算出来的
异核双原子分子
CO
它的分子的键级呢
却达到了3
如果我们从CO分子的
分子轨道当中
电子排列的方式
来了解CO分子结构
与其极性之间的关系的话
我们还会发现
另外一个有趣的现象
这个有趣的现象就是
在CO的分子当中
有三个键
这当中除了我们的
两个π键以外
还会有一个配位共价键
这个配位共价键
就是
我们在三对成键电子当中
处于我们的
成键的σ轨道当中的
一对电子
这对电子原本应该属于
O这一端所独有
但是由于配位共价键的特性
就使本来应该属于
O这一端的电子呢
实现了与C的共享
共享的结果
就使O这部分
产生了缺电子的状态
而C这一部分呢
会产生富电子的状态
这样一缺一富
就造成了CO的
分子的极性
同学们会马上反应出来
没错啊
中学老师告诉我们的
CO就是一个
带有极性的分子
但这里我要告诉大家的是
也许你知道CO
带有微弱的极性
但是你是否了解
CO分子极性的方向呢
出乎大多数同学意料的是
CO分子极性的方向
不是由C指向O
而是由O指向C
也就是说
O的一端
带有微弱的正电性
而C的一端
带有微弱的负电性
其原因就在于
我们这样一个特殊的
价层电子的结构
如果我们从分子轨道组合的
能级排布上面来看
C和O组成的
异核双原子分子的
分子轨道
电子的填充
依照分子轨道能级的
由低到高的次序
依次填充
这时候我们就会发现
其中
能量最高的一部分
就是我们的
σ成键轨道上面的
这样一对电子
这对电子呢
会由O原子偏向于C原子
最后形成两个原子的共用
由于这样一个
配位共价键的特性
就导致了我们的
CO分子结构当中
O这一端
出现了一个
带微弱正电性的这样一个现实
所以CO分子的极性
大家都知道
但是这个极性的方向
以及产生这样特殊方向的原因
我们只有通过学习
分子轨道理论
才能找到它真实的答案
此外
我们还可以看
另外一个具有15个电子的
NO分子
NO分子当中的
15个电子的填充次序啊
与我们的O2分子呢
非常的类似
如果我们从NO的
分子轨道的
电子排布规律上来看
我们就发现
在NO的分子结构当中
出现了一个非常特殊的
三电子的π键
这个三电子的π键
是我们NO分子当中的
一个结构的特点
此外NO分子结构当中
还有一个σ键
一个标准的两电子的π键
所以 NO当中
O和N之间有三重的作用
大π键 π键
以及σ键
如果我们从键级上来了解
NO分子的结构的话
我们把成键电子数
减掉反键电子数
再除以2
发现NO
分子的键级是2.5
NO分子当中
含有成单的电子
所以它是有顺磁性
同时由于电子的成单性
所以分子呢
较容易聚合成双聚的分子
这也是NO分子
一个区别于其它分子的
一个典型的特征
同时我们还会发现
NO分子
比较容易失去一个电子
而变成+1价的
NO+离子
那么这样的一个反应式呢
就是这么一个结构
这其中的原因是什么呢
我们如果从分子轨道当中
电子排入的次序
以及轨道的能级的
差异上来看
我们就会发现
在这个结构当中
在反键轨道当中
有一个未成对的电子
这个电子就成为了
NO分子
不稳定的因素
因为我们知道
键级是由成键电子数
减掉反键电子数
再除以2来算得的
而且前面我们也介绍了
键级是反映我们的
共价分子稳定性的
一个重要的参数
键级越高稳定性越强
我们来算一下
NO分子和
NO+离子
两者之间
它们的键级的差异
和稳定性的差异
又会是怎么样呢
通过计算我们发现
丢掉一个电子的
NO的
一价的正离子
它的价级是3
而原本的1：1的
NO分子
它的键级却是2.5
很明显
根据键级的定义
我们可以知道
NO带一价的正离子
它的键级
高于NO分子
所以稳定性
离子要好于分子
键能也是离子要好于分子
通过这样的例子分析
同学们就能够
更深刻的理解
键能与结构之间相互关系
理解为什么有的分子
在双聚的状况下
会比成单的分子更为稳定
为什么有的分子
是离子的状态
会比它的原始的分子状态
更为稳定
这样就是我们找到了
全面的了解分子的结构
与分子的性能之间的
理论和实践之间的
紧密的联系
也为我们解决实际问题呢
找到了可靠的有效方法
分子轨道理论
可以成功的解释
多数共价分子当中
存在的磁性、极性、键能
以及稳定性等等问题
为我们更好的了解
分子结构与性能之间的关系
提供了可靠的
理论和实验工具
分子轨道理论
虽然对我们解析电子结构
了解同核和异核
分子结构当中的
特殊结构
与它们的宏观
物理化学性质之间的关系
提供了便捷的途径
但是分子轨道理论
对于分子的空间构型方面
却没有更好的
物理模型可以借鉴
因此
要全面了解原子
构成分子结构当中的
结构特点
电子转移过程
以及结构与相关的
物理和化学性质
之间的关系
我们还要更多地借助于
多种理论之间的
综合利用
通过前述的学习
我们已经很好的掌握了
由原子构成分子过程当中的
离子键 共价键的形成规律
那么后续的章节当中
我们还要跟大家介绍
分子与分子之间的
相互作用规律
为大家建立起一个
完整的价键理论体系
这一节
我们就为大家介绍到这
下一节
我们将开始
分子间作用力的学习
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-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
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-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
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-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
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-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
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-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
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-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
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-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
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-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)
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-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)
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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(二)
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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(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)
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-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
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-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
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-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
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-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
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-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）
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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（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
--Video
-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
