双原子分子结构与化学键理论.ppt

第三章 双原子分子结构与化学键理论,Chapter 3.The Structure of Diatomic Molecules and Chemical Bond Theory,3.1 分子轨道理论(MO)变分原理及变分法 H2+的Schrdinger方程及变分求解 共价键的本质 分子轨道理论要点 分子轨道的类型与图形 双原子分子的结构,Contents,第三章目录,3.2 价键理论(VB)3.2.1 H2的Schrdinger方程的变分求解 3.2.2 电子配对法的量子力学基础 双原子分子的电子结构3.3 分子光谱 3.3.1 转动光谱 3.3.2 振动光谱3.4 光电子能谱,Contents,化 学 键 理 论 简 介,原子间的相互作用,2 两个闭壳层的中性原子,3 两个开壳层的中性原子,1 一个闭壳层的正离子与一个闭壳层的负离子,4 一个开壳层的（正）离子与多个闭壳层的（负）离子（或分子）,5 金属原子之间,Van der Waals力,共价键,离子键,配位键（共价键）,金属键,分子轨道（MO）理论,价键（VB）理论,H2+的量子力学计算,H2的量子力学计算,定域键,离域键,共价键理论,3.1 分子轨道理论(MO),变分原理及变分法,1.变分原理,P.74（）,2.线性变分法,3.1.2 H2+的Schrdinger方程及变分求解,1.Schrdinger方程,P.73（）,P.75（）,2.能量及波函数,Sab重叠积分,核间距,Sab、Haa和Hab积分的物理意义,3.讨论,Haa库仑积分(积分),当R=2a0时，Haa=-0.48262 au(Hartree),Hab交换积分(积分),当R=2a0时，Hab=-0.4070 au(Hartree),H2+的能量,1s,1s,EH,EH,E1,1,E2,2,H2+的能量曲线,体系为趋向低能量，会一直增大核间距R，导致分子离解。,体系会在适当的核间距Re，达到最低能量De。导致分子形成。,Re,De,H2+的两种状态与分子轨道,分子轨道在分子中描述单电子运动状态的波函数。1为成键轨道；2为反键轨道。,共价键的本质,体系能量,势能降低,动能降低,原子轨道的重叠产生了加强性干涉效应，致使两核间电子云密集。,+,核间密集的电子云将两个原子核结合在一起，于是形成了H2+。,总能降低,共价键,原子间强烈的相互作用。,H2+分子与原子电子云密度差图(示意图),差值为正,差值为负,差值为零,Mulliken教授1896年生于美国马萨诸塞州，美国化学家和物理学家。量子化学的创始人之一。1966年获化学Nobel奖。主要成就：于1928年提出了分子轨道理论，1952年又发展了该理论。在研究化学键和分子中的电子轨道方面作出了卓越贡献。,Robert Sanderson Mulliken,Pople教授1925年生于英国的Somerset。理论物理与理论化学家，1998年获化学Nobel奖。主要成就：发展了量子化学理论的计算方法（CNDO、INDO及PPP方法等。,John A.Pople,Pauling 教授1901年2月28日生于美国俄勒冈州。量子化学的创始人之一。1954年化学Nobel奖，1962年获得Nobel和平奖。主要成就：首先将量子力学与近代化学理论结合，特别是对化学键的性质和复杂分子结构方面作出了卓越贡献，是建立现代结构化学理论的杰出的先行者。,Linus Carl Pauling,1.写出尝试变分函数:,线性变分法,2.变分积分:,3.E对ca，cb求极值，得到久期方程：,