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分子轨道理论(经典)

第三章 共价键和双原子分子结构化学

§3.1 化学键的一般介绍

原子组成分子,有其严格的规律性,也就是说有一定的联结方式,以一定的组成构成分子。由此可见,原子间存在着一定的强烈的相互作用,我们把分子或一些晶体中,两个或多个原子(或离子)之间的强烈相互作用(强的结合力)称为化学键。

化学键有分三类:

Ⅰ 闭壳—闭壳(带电、库仑力) 离子键

Ⅱ 开壳—开壳(共有电子) 共价键(金属键)(本章重点) Ⅲ 开壳—闭壳(带电与极性分子、离子) 配位键

氢键和范德华力,分子之间的相互作用较弱,不称为化学键。

化学键本质问题在化学界研究已久。19世纪初,二元学说认为原子组成分子,分带正、负电的两种原子,这对离子化合物适用,而对于许多非离子型化合物就无法解释。19世纪中,有机化学的发展提出了碳原子价的概念。原子价与可能形成的化学键数目相同。但没有指出实际的意义。19世纪末,提出了原子价与电子共享的理论,使原子价与电子结构联系起来,有了一点物理意义。到了本世纪二十年代,海特勒(Heitler )和伦敦(London )用量子力学处理氢分子,开始了现代化学键的研究,先后产生了价键理论和分子轨道理论。共价键本质才得到清楚阐明。

§3.2 氢分子、离子+H 2结构

+H 2在阴极射线中发现,化学性质非常活泼,极易得到一个电子成为氢分子,但它具有分子的最基本特征,即存在着化学键。

3.2.1 +H 2含有两个氢原子核和一个电子,共有三个粒子,由于电子比两个原子核轻得多,运动又快得多,只需讨论电子运动的情况,假定两个原子核是固定不动的。这样+H 2可以看成是在固定原子核势场中运动的电子体系。

其哈密顿算符: R e r e r e m

h b a 2

222

22

8+--?-=H Λ

π