-双原子分子结构-sdili-1剖析课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《-双原子分子结构-sdili-1剖析课件.ppt》由用户(刘殿科)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 双原子分子 结构 sdili 剖析 课件
- 资源描述:
-
1、 Chapter 5.The Structure of Diatomic Molecules 2023-8-20分子结构 分子:物质中独立地、相对稳定地存在并保持该化合物特征的最小微粒,是参与化学反应的基本单元。分子结构:空间结构:原子在空间的排列(核结构)能级结构:分子中电子的排列(电子结构)原子相互吸引、相互排斥,以一定的次序和方式结合成分子。2023-8-20物质化学物质化学性质性质分子分子性质性质 分子分子结构结构 2023-8-20原子间相互作用 化学键 离 子 中性分子 离子键 配位键 共价键金属键H 键范德华力化学键的类型:2023-8-20 现代化学键理论是建立在量子力学基础上
2、。分子体系较大,难于严格求解Schrdinger方程,通常采取近似方法。价 键 理 论(VB)Valence Bond杂化轨道理论(HO)Hybrid Orbital分子轨道理论(MO)Molecular Orbital处理分子结构问题的三个基本理论2023-8-20VB theory:1927年,Heitler和London用量子力学处理H2分子而开创的;后来Pauling又提出杂化轨道的概念得以发展。MO theory:是用变分法处理H2+Schrdinger方程的推广,后来Huckel用于处理有机分子取得巨大成功。计算机技术的发展和光电子能谱的出现,使得MO得以迅速发展,成为现代化学键理
3、论的中心。本章将陆续介绍它们。5.15.1 分子轨道理论分子轨道理论(MO)MO)5.1.1 5.1.1 H H2 2+的的SchrdingerSchrdinger方程与方程与B.O.B.O.近似近似 5.1.25.1.2 变分原理及其证明变分原理及其证明 5.1.3 5.1.3 H H2 2+的的SchrdingerSchrdinger方程的变分求解方程的变分求解 5.1.4 5.1.4 共价键的本质共价键的本质5.2 5.2 分子轨道理论和双原子分子结构分子轨道理论和双原子分子结构 5.2.15.2.1 分子轨道理论要点分子轨道理论要点 Contents Contents of Chapt
4、er 5 5.2.25.2.2 LCAO LCAO法和成键三原则法和成键三原则 5.2.35.2.3 分子轨道类型分子轨道类型 5.2.4 5.2.4 双原子分子的轨道能级与电子组态双原子分子的轨道能级与电子组态5.3 5.3 H H2 2分子的结构和价键理论分子的结构和价键理论(VB)VB)5.3.1 5.3.1 H H2 2的的SchrdingerSchrdinger方程的变分求解方程的变分求解 5.3.2 5.3.2 电子配对法的量子力学基础电子配对法的量子力学基础 5.3.3 5.3.3 原子轨道的杂化原子轨道的杂化 Contents2023-8-20 H2+MO理论 H2 VB理论
5、本章重点本章重点 5.1 分子轨道理论分子轨道理论(MO)分子轨道理论是原子轨道理论在分子体系中的分子轨道理论是原子轨道理论在分子体系中的自然推广自然推广,R.S.Mulliken由于建立和发展分子轨由于建立和发展分子轨道理论荣获道理论荣获1966年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖.讨论分子轨道理论不妨从单电子分子讨论分子轨道理论不妨从单电子分子H2+起步起步,我们学习用一种近似解法我们学习用一种近似解法变分法来求解变分法来求解H2+的的Schrdinger方程方程.5.1.1 H2+的的Schrdinger方程方程 质谱和放电管光谱证明了H2+的存在,它是最简单的分子。H2+:是一个三质点体系是一
6、个三质点体系,由于由于Ma1840Me 借助于定核近似借助于定核近似(Born-Oppenheimer approximation或或B.O.近似近似),),可以只写出其中电子的可以只写出其中电子的Schrdinger方程方程.H2+的电子的电子Schrdinger方程的建立方程的建立=E ERererembae222022412定核近似:ERrrba111212原子单位制(au):2023-8-20波恩奥本哈默近似(定核近似)由于电子质量比原子核质量小得多,电子由于电子质量比原子核质量小得多,电子运动速度比核快得多,电子绕核运动时,运动速度比核快得多,电子绕核运动时,核可以看作不动,电子处在
7、固定的核势场核可以看作不动,电子处在固定的核势场中运动,此即中运动,此即:把电子和原子核的运动分离把电子和原子核的运动分离开来处理的一种近似。所有电子的总能量开来处理的一种近似。所有电子的总能量近似地作为实际分子体系中相应的能量近似地作为实际分子体系中相应的能量2023-8-20原子单位制(au)1au的长度的长度a0(Bohr半径)半径)1au的质量的质量me(电子净质量)(电子净质量)1au的电荷的电荷e(电子电荷)(电子电荷)1au的能量的能量e2/(4 0a0)(两个电子相距两个电子相距a0的势能的势能)27.2116ev=626.411kcal/mol在原子单位中,在原子单位中,=1
8、,4 0=1。变分原理变分原理:给定一个体系的哈密顿算符给定一个体系的哈密顿算符,其最低能其最低能量本征值为量本征值为E E0 0。如果使用满足该问题边界条件的任如果使用满足该问题边界条件的任意归一化品优函数意归一化品优函数,求出能量平均值求出能量平均值 ,则则 必然大于等于体系最低能量本征值必然大于等于体系最低能量本征值E E0 0.即即:5.1.2 变分法变分法:变分原理及其证明变分原理及其证明未归一化归一化0*EdHE0*EddHE1.1.设想一系列设想一系列尝试变分函数尝试变分函数,逐个求逐个求其能量平均值其能量平均值,其中能量最低的那个其中能量最低的那个函数一定最接近体系的真实波函数
9、函数一定最接近体系的真实波函数;2 2.假如正好猜中了体系真实波函数假如正好猜中了体系真实波函数,求出的能量平均值就是体系真实基态求出的能量平均值就是体系真实基态能量能量E E0 0.变分原理的意义变分原理的意义线线性性变变分分法法 选定某种函数类型后选定某种函数类型后,用它们的线用它们的线性组合作为尝试变分函数性组合作为尝试变分函数,线性组线性组合系数就是变分参数合系数就是变分参数,而函数本身则而函数本身则不再改变不再改变.这样的尝试变分函数叫做这样的尝试变分函数叫做线性变分函数线性变分函数,相应的变分法叫线性相应的变分法叫线性变分法变分法(也称也称Ritz变分法变分法).).设:有本征函数
10、系:i,i=0,1,2,为正交,归一的完备集 其能量:E0E1E2Ei 则有:i=Ei i 那么,任意波函数 可按的本征函数 i 展开 =ci i i,i=0,1,2 则E=*d/*d =ci*i*ci i d/ci*i*ci i d =ci*ci Ei/ci*ci ci*ci E0/ci*ci=E0 EE0变分法原理的证明变分法原理的证明H 思路:1.选取:线性变分函数(c1,c2,c3)2.求:=*d/*d (c1,c2,c3,)3.求:的最小值 Ec1Ec2Ec3=0 4.可求出:c1,c2,c3 5.然后求:0(c1,c2,c3)线性变分法线性变分法:变分函数的形式固定,只改变参数的变
11、分法。变分函数的形式固定,只改变参数的变分法。2023-8-201.选变分函数:ca 1+cb 22.变分:*d/*d3.求极值:E/ca=0 E/cb=04.解:ca,cb的齐次方程组-久期方程5.得到:能量 波函数H2+的的Schrdinger方程的变分求解方程的变分求解步骤:2023-8-20215.1.3.H2+的的Schrdinger方程的变分求解方程的变分求解1.选变分函数选变分函数:如果:R,H2+H+H+,e 仅属于核 a,则有ERrrba)11121(2Era)121(22023-8-20H原子基态波函数为:如果:同样 e 仅属于核b时,则有:a1raebrbe12023-8
12、-20试探变分函数试探变分函数:=ca a+cb b 要求:(i)品优波函数:单值,连续,平方可积;(ii)符合体系的边界条件:当R 时,ra ,rb,LCAO-MO法法:取原子轨道的线性组合做为分子轨道,称为取原子轨道的线性组合做为分子轨道,称为 LCAO-MO法法.(Liner Combination of Atomic OrbitalsMolecular Orbital)2023-8-202.变分 ddHE*dccccdccHccEbbaabbaabbaabbaa)()()(dcdccdcdHcdHccdHccdHcbbbabaaabbbabbababaaaa22222222023-8-
展开阅读全文