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当前位置 ->§ 4 双原子分子 -> 4.3 分子轨道理论和双原子结构
-> 4.3.3 同核双原子分子 |
三、同核双原子分子 1.电子组态: 将体系中电子按Pauli规则填充在轨道中,分子轨道按能量顺序排列,我们可得到体系的电子组态。 H2由两个氢原子的1s轨道组合成两个分子轨道 , ,两个电子填充在 上,H2的电子组态记为 He2有4个电子,电子组态为 ,由于成键与反键轨道都填满,成键作用与反键作用相互抵消,所以它们基本上属于原来的原子轨道。 Li2、B2等分子的电子组态如表4—1所示
从B2、C2分子可看出,由于2s、2p轨道能级的靠近,使 与 轨道发生混杂, 与 能量降低, , 轨道能量升高, 轨道被推到 上面,即能量顺序为 到了O2、F2分子,2s 与2p能级相差较远, 轨道能量又回到原来位置 2.键级: 分子键级定义为成键电子数与反键电子数的差除以2。表4-1也列出了双原子分子的键级,从B2至N2分子键级逐次增多,实验测定键长逐步缩短,解离能逐步增大。从N2至F2,键级逐次降低,实验测得键长逐步拉长,解离能逐步减少,理论分析与实验完全符合。 3.分子光谱项: 双原子分子光谱项用符号 表示。
为大写希腊字母,对应分子的总轨道角动量的值。2s+1是自旋多重度,类似原子光谱项。一个分子的电子组态,如果所有的轨道是全满或全空,叫做满壳层结构,总轨道角动量为0,总自旋角动量也为0,这种结构呈 态。H2、Li2、C2、N2等基态光谱项均为 。对同核双原子分子,状态对于反演动作的对称性,可根据公式 g×g=u×u=g,u×g=u 由各个电子的对称性相乘得出来。只有在反对称轨道上有奇数个电子时,才有u状态, 对于二重简并的 等轨道,它们的 值分别对应±1,±2,±3。例如B2分子,两个电子分别占据 和 轨道,总轨道角动量的和仍为0,电子自旋角动量为1,则多重度为3,其基态光谱项为 自旋三重态则意味着该分子是顺磁性的,两个电子亦可分别占据 和 ,自旋相反,则光谱项为 两个电子亦可占据同一个 轨道,则 =2,自旋角动量为0,光谱项为 ,这两种状态都是B2的激发态。光谱项右上角的+、-号则是对应核间轴所在的平面,波函数是对称的记为+,反对称的记为-。异核双原子分子光谱项则无g,u之分。 4.轨道能级示意图
图4-3 O2分子的分子轨道能级图
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