1教学重点：教学重点：第一、二周期双原子分子轨道能级及电子组态第一、二周期双原子分子轨道能级及电子组态3.3双原子分子的结构双原子分子的结构23.3.1同核双原子分子能级和电子组态同核双原子分子能级和电子组态lH2+,H2,He2+,He2,Li2,Be2lO2,F2lB2,C2,N2各原子轨道上电子的电离能（eV）原子HHeLiBeBCNOF1s13.624.59581151922884035386942s5.392 9.322 12.93 16.59 20.33 28.48 37.852p8.298 11.26 14.53 13.62 17.4231、H2、H2+、He2、He2+、Li2、Be2 特点：只有特点：只有S轨道参与组合形成分子轨道轨道参与组合形成分子轨道s和和*sH2：1+1=2能级图：能级图：1s1s1s1s*电子组态：电子组态：(1s)2 磁性：反磁性磁性：反磁性键级（键级（BO）=1/2（成键电子数成键电子数-反键电子数）反键电子数）=1/2（2-0）=1键级可粗略估计化学键的强弱，键级越大，成键越强键级可粗略估计化学键的强弱，键级越大，成键越强4H2+：1能级图：能级图：1s1s1s1s*电子组态：电子组态：(1s)1 磁性：顺磁性磁性：顺磁性键级（键级（BO）=1/2（成键电子数成键电子数-反键电子数）反键电子数）=1/2（1-0）=1/2He2：2+2=4能级图：能级图：1s1s1s1s*电子组态：电子组态：(1s)2(1s*)2 磁性：反磁性磁性：反磁性键级（键级（BO）=1/2（成键电子数成键电子数-反键电子数）反键电子数）=1/2（2-2）=05He2+：2+1=3能级图：能级图：1s1s1s1s*电子组态：电子组态：(1s)2(1s*)1 磁性：顺磁性磁性：顺磁性键级（键级（BO）=1/2（2-1）=1/26Li2：3+3=6能级图：能级图：1s1s1s1s*电子组态：电子组态：(1s)2(1s*)2(2s)2 磁性：反磁性磁性：反磁性键级（键级（BO）=1/2（4-2）=12s2s2s2s*7Be2：4+4=8能级图：能级图：1s1s1s1s*电子组态：电子组态：(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 磁性：反磁性磁性：反磁性键级（键级（BO）=1/2（4-4）=02s2s2s2s*82、O2、F2特点：由特点：由1S、2S、2P原子轨道线性组合形成分子轨原子轨道线性组合形成分子轨道。
其价层分子轨道为：道其价层分子轨道为：2s 2s*2pz 2px 2py 2px*2py*2pz*=9O2：8+8=16能级图：能级图：2s2s2s2s*2p2p2pz2pz*2px2py2px*2py*价电子价电子组态：组态：(2s)2(2s*)2(2pz)2(2px)2(2py)2(2px*)1(2py*)1键级键级=1/2（8-4）=2 ，有一个，有一个 键，两个三电子的键，两个三电子的键性质：性质：顺磁性顺磁性10F2：9+9=18能级图：能级图：2s2s2s2s*2p2p2pz2pz*2px2py2px*2py*价电子价电子组态：组态：(2s)2(2s*)2(2pz)2(2px)2(2py)2(2px*)2(2py*)2键级键级=1/2（8-6）=1 ，有一个，有一个 键性质：反磁性性质：反磁性11O2F2123、B2、C2、N2特点：这些原子的价层电子特点：这些原子的价层电子2s、2p原子轨道能级相原子轨道能级相近，由它们组成的对称性相同的分子轨道可以进一近，由它们组成的对称性相同的分子轨道可以进一步相互作用，混杂在一起，组成新的分子轨道，称步相互作用，混杂在一起，组成新的分子轨道，称为为s-p混杂，轨道符号用混杂，轨道符号用g、u、g、u表示。
表示1g 1u 1 u 2g 1 g2u 13O2 F2 B2 C2 N22 2 u u (强反键强反键)2 2 g g(弱成键或非键弱成键或非键)1 1 u u (弱反键或非键弱反键或非键)1 1 g g(强成键强成键)1 1 u u1 1 g g*2p2pz z 2p2pz z 2s2s*2s2s*2px2px*2py2py 2p2px x 2py2py14B2：5+5=101 1 g g1 1 u u1 1 u u2 2 g g1 1 g g2 2 u u能级图：能级图：价电子组态：价电子组态：(1(1 g g)2 2(1(1 u u)2 2(1(1 u u)2 2键级：键级：BO=1/2（4-2）=11 1 u u是弱是弱反键，键级在反键，键级在1-21-2之间性质：顺磁性，性质：顺磁性，B-B键长较键长较 B-B单键单键共价半径短共价半径短15C2：6+6=121 1 g g1 1 u u1 1 u u2 2 g g1 1 g g2 2 u u能级图：能级图：价电子组态：价电子组态：(1(1 g g)2 2(1(1 u u)2 2(1(1 u u)4 4键级：键级：BO=1/2（6-2）=211u u是弱是弱反键，键级在反键，键级在2-32-3之间。
之间性质：反磁性，性质：反磁性，C=C键长较键长较 C原子共价双键半径和短原子共价双键半径和短16N2：7+7=141 1 g g1 1 u u1 1 u u2 2 g g1 1 g g2 2 u u能级图：能级图：价电子组态：价电子组态：(1(1 g g)2 2(1(1 u u)2 2(1(1 u u)4 4(2(2 g g)2 2键级：键级：BO=1/2（8-2）=31 1 u u是弱是弱反键，反键，2 2 g g是弱成是弱成键，键级为键，键级为3 3一个 键，两键，两个个 键性质：反磁性，性质：反磁性，N2键长特别键长特别 短，键能相当大短，键能相当大171、CO、NO根据根据“等电子原理等电子原理”,CO、NO的分子轨道与的分子轨道与N2相似相似.3.3.2异核双原子分子异核双原子分子181 1 2 2 1 1 3 3 2 2 4 4 COCO：6+8=146+8=14能级图：能级图：价电子组态：价电子组态：(1(1)2 2(2(2)2 2(1(1)4 4(3(3)2 2键级：键级：BO=1/2（8-2）=3性质：反磁性，性质：反磁性，以碳原子端配以碳原子端配位成键191 1 2 2 1 1 3 3 2 2 4 4 NONO：5+8=155+8=15能级图：能级图：价电子组态：价电子组态：(1(1)2 2(2(2)2 2(1(1)4 4(3(3)2 2(2(2)1 1键级：键级：BO=1/2（8-3）=2.5 性质：顺磁性性质：顺磁性202、HF1s1s2s2px2py2pz1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 能级图：能级图：电子组态：电子组态：(1(1)2 2(2(2)2 2(3(3)2 2(1(1)4 4键级键级=1/2（2-0）=1，1 1、2 2、1 1 为为非键轨道。
非键轨道21教学重点：教学重点：1、价键理论量子力学变分法处理、价键理论量子力学变分法处理H2分子的过程分子的过程2、价键理论的要点、价键理论的要点3.4 H2分子的结构和价键理论分子的结构和价键理论221、定核近似下、定核近似下H2的的薛定谔方程薛定谔方程3.4.1价键法对价键法对H2的解的解23当两原子远离且无相互作用时，当两原子远离且无相互作用时，当当电子电子1在在A核附近，电子核附近，电子2在在B核附近时，体系波函数为：核附近时，体系波函数为：当电子当电子1在在B核附近，电子核附近，电子2在在A核附近时，体系波函数为：核附近时，体系波函数为：242、变分函数的确定、变分函数的确定将将1 和和2线性组合，用来描述氢原子键合成分子后的线性组合，用来描述氢原子键合成分子后的电子状态，称为双电子键波函数电子状态，称为双电子键波函数25式中3、变分法求得薛定谔方程的解、变分法求得薛定谔方程的解26由于由于H11、H12、S12积分后仅是积分后仅是R的函数，所以的函数，所以E与与R有关做做E-R曲线：曲线：274、H2的的完全波函数完全波函数电子除了空间的轨道运动之外，还有自身的自旋运动完全波电子除了空间的轨道运动之外，还有自身的自旋运动。
完全波函数等于轨道波函数和自旋波函数的乘积根据泡利原理，任函数等于轨道波函数和自旋波函数的乘积根据泡利原理，任意交换两个电子的坐标，体系的完全波函数应是反对称的意交换两个电子的坐标，体系的完全波函数应是反对称的双电子自旋波函数有以下四种：双电子自旋波函数有以下四种：对称波函数对称波函数对称波函数对称波函数非对称波函数非对称波函数对称波函数对称波函数反对称波函数反对称波函数双双电电子子体体系系的的单单重重态态和和三三重重态态29轨道部分：轨道部分：对称函数对称函数要求自旋部分必须是反对称的，即要求自旋部分必须是反对称的，即=H2的完全成键波函数为：的完全成键波函数为：30轨道部分：轨道部分：要求自旋部分必须是对称的，即要求自旋部分必须是对称的，即=H2的完全反键波函数为：的完全反键波函数为：反对称函数反对称函数313.4.2价键理论的要点价键理论的要点1、电子自旋反平行配对成键、电子自旋反平行配对成键如果如果A原子和原子和B原子各有一个未配对电子，它们就可原子各有一个未配对电子，它们就可以互相以电子自旋反平行配对形成共价键，如果以互相以电子自旋反平行配对形成共价键，如果A原原子和子和B原子各有两个或三个未成对电子，则可以互相原子各有两个或三个未成对电子，则可以互相以电子自旋反平行配对形成共价双键或共价参键。
以电子自旋反平行配对形成共价双键或共价参键322共价键的饱和性共价键的饱和性一个原子的未配对电子，与另一个原子的未配对电一个原子的未配对电子，与另一个原子的未配对电子的自旋反平行配对成键，就不能再与第三个原子子的自旋反平行配对成键，就不能再与第三个原子形成键原子的未配对电子数就是它能形成共价键形成键原子的未配对电子数就是它能形成共价键的数目3共价键的方向性共价键的方向性不同原子轨道对称性不同，成键时轨道重叠程度随不同原子轨道对称性不同，成键时轨道重叠程度随方向不同而有差异，而键的强度就有差异，重叠越方向不同而有差异，而键的强度就有差异，重叠越大大,键强度越大，分子越稳定键强度越大，分子越稳定33价键理论和分子轨道理论是处理共价键的两个基本理论，以价键理论和分子轨道理论是处理共价键的两个基本理论，以 H2为例为例对比说明对比说明1、数学处理选用的变分函数不同、数学处理选用的变分函数不同（1）价键理论）价键理论以原子轨道作为基函数，确定变分参数以原子轨道作为基函数，确定变分参数2 2）分子轨道理论）分子轨道理论先将原子轨道进行线性组合成分子轨道，以分子轨道作为基先将原子轨道进行线性组合成分子轨道，以分子轨道作为基函数进行变分法处理。
函数进行变分法处理3.4.3价键理论价键理论(VB)和分子轨道和分子轨道理论理论(MO)的比较的比较342、选用基函数不同，所得结果略有差异、选用基函数不同，所得结果略有差异（1）价键理论：）价键理论：两个电子处于不同的轨道上，称为共价项两个电子处于不同的轨道上，称为共价项（2）分子轨道理论：）分子轨道理论：归一化得：归一化得：共价项共价项离子项离子项强调相邻两个原子的作用强调相邻两个原子的作用强调整体性，认为电子是在分子核势场中运动强调整体性，认为电子是在分子核势场中运动35共价项共价项离子项离子项（3）差异分析）差异分析在在H2中，两个电子是为两个原子所共有的，所以它们同时出中，两个电子是为两个原子所共有的，所以它们同时出现在某一核附近的概率不为零，但也不应很大在现在某一核附近的概率不为零，但也不应很大在MO中，共中，共价项与离子项各占价项与离子项各占50%，显然离子项过大，造成计算结果与，显然离子项过大，造成计算结果与实验值有一定差距反之，实验值有一定差距反之，VB理论忽略了离子项，也是造成理论忽略了离子项。