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分子轨道理论和光化学


化学先生 / 2019-08-24

       光化学是研究在紫外或者可见光作用下进行的化学反应的一门学科,近30年来得到了迅速的发展。激光和光谱技术的不断发展为研究光化学过程提供了实验手段。分子轨道理论又使得人们对光化学反应的机理有了更深刻的认识。因此,光化学的学习离不开分子轨道理论。

 
    1.分子轨道理论简介

    分子轨道理论是基于量子力学的理论,该理论十分复杂,计算工作量也特别大,但由于计算机的飞速发展,目前这种理论在计算化学上应用相当普遍。

    2.分子轨道理论的要点

    分子轨道是由原子轨道经线性组合面成,它与原子轨道的数量相等。分子轨道的数目与参与组合的原子轨道数目相等。Hz中的两个H有两个Vis,可组合成两个分子轨道。当两个原子轨道结合形成一个分子轨道时,参与成键的两个电子并不是定城在自己的原子轨道上,而是跨越在两个原子周围的整个轨道(分子轨道)上的。原子轨道和分子轨道都是电子波函数的描述。

    3.原子轨道只有满足三个条件才能组成分子轨道

    ①对称性匹配:原子轨道必须具有相同的对称性才能组合成分子轨道。

    ②能量相近:能量相近的两个原子轨道可以组成两个分子轨道(成键轨道和反键轨道),成键轨道能量低,反键轨道能量高。

    ③最大重叠原理:能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道。

    两个原子轨道的最大重叠,可使形成的轨道能量低,对于表示电子轨道运动的积分,其值与始态和终态空间函数的重叠及对称性有关,始态和终态空间函数的空间重叠越大,积分项越大,此积分值越大,也就越稳定。

    4.电子在分子轨道 上排布要遵循三原则

    三原则就是我们熟悉的保利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。

    5. 关于轨道的对称性

    (1) 原子轨道与分子轨道的对称性;

    (2) 分子轨道的对称性;

    (3) 对称性相同的原子轨道组成分子轨道;

    (4)分子轨道分布的特点(对称性)。
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