有机化学分子杂化轨道理论基础

有机化学分子杂化轨道理论基础PaulingL在《TheNatureofTheChemicalBond》中提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。不同的外在性质反映了不同的内部结构各自内部的结合力不同化学键共价键的相关概念G.N.Lewis在1916年假定化学键所涉及的每一对电子处于两个相邻原子之间为其共享，用A—B表示。双键和叁键相应于两对或三对共享电子。分子的稳定性是因为共享电子对服从“八隅律”(octetrule)。共享电子对——共价键共价单键singlecovalentbond共价双键doublecovalentbond共价三键triplecovalentbond共价作用力的本质和共价键的特点显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性）。H2分子的形成2.共价键的特征●结合力的本质是电性的●具有方向性（是因为每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道是具有一定的方向）●具有饱和性（是指每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道数是一定的）◆σ键：重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆形，表明电子云密度绕键轴（原子核之间的连线）对称。形象的称为“头碰头”。3.共价键的键型σ轨道可由各种方式组成◆π键：重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。形象的称为“肩并肩”。◆δ键：d轨道重叠形成的（本课程不要求，从δ键可以推出涉及f和g轨道的可能新键型：φ键和γ键，它们涉及到原子轨道更多重瓣的重叠。但目前还没有观测到这些键。）●成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道——杂化轨道1.基本要点●轨道成分变了总之，杂化后的轨道●轨道的能量变了●轨道的形状变了结果当然是更有利于成键！变了●杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变●杂化前后轨道数目不变杂化轨道杂化形式●sp3杂化2p2s2s2psp3四个sp3杂化轨道激发杂化CH4中共价键形成基态碳原子的结构杂化轨道2s2p轨道2s2p2s2psp2三个sp2杂化轨道激发杂化BCl3中共价键的形成基态硼原子的结构杂化轨道●sp2杂化●sp杂化2s2p2s2psp2p两个sp杂化轨道激发杂化H－Be－H基态铍原子的结构BeH2中共价键的形成杂化轨道共用电子对数结构杂化轨道理想夹角直线型sp2平面三角形sp23正四面体sp34三角双锥dsp35正八面体d2sp36小结