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原子轨道·价键轨道·分子轨道atomic orbitalvalence orbitalmolecular orbital 吴国庆 wgq@bbn.cn 2005年7月北京 原子轨道 电子在线性轨道上的线速度： 电子绕原子核运行的轨道半径： n = 2 的轨道能计算： 核外电子的定态是三维驻波 一维波的振幅在二维空间里呈现。 二维波的振幅在三维空间里呈现。 三维波的振幅如何呈现？ 核外电子运动状态 薛定谔方程 描述核外电子的图像 波函数的角度分布图像 几种常见描述核外电子的图形对比 角函数图Y, Y2(不涉及能层） Ψ(r,θ.φ)=R(r)·Y(θ.φ) 电子云黑点图(Ψ2) 电子云轮廓图 D函数图像(r2R2) 1s, 2s, 3s电子云轮廓图和剖面图 s轨道和p轨道的Y 图像和Y2 图像 d 轨道的 Y 和Y2 图像 f 轨 道 的 Y 和Y2 图像 对在三维空间里可制作电子云黑点图的理解 核外电子运动状态 屏蔽效应 元 素 周 期 系 元 素 周 期 系 价键轨道 原子轨道组合形成价键轨道 价键轨道是定域轨道 电子在两个原子核间运动 共价键 键合电子对的电子分别由两个原子提供 配价键和配位键 键合电子对的电子由一方给予，另一方接受，也称给予-接受键。 电子对给予体称为路易斯碱 电子对接受体称为路易斯酸 孤对电子占据的轨道也被按价键轨道处理 价键轨道的分类 s-轨道 p-轨道 d-轨道 杂化轨道 sp-轨道 sp2-轨道 sp3-轨道 dsp2-轨道 d2sp2-轨道 d2sp3-轨道 用VSEPR判断杂化轨道模型AXnEm=AYn+m AY2 AY3 AY4 AY5 AY6 CO2 BF3 SiCl4 PCl5 SF6 BeCl2 CO32- NH3 SF4 BrF5 HCN O3 H2O ClF3 XeF4 sp sp2 sp3 dsp3 d2sp3 配位化学杂化轨道模型 MX2 MX3 MX4 MX5 MX6 sp sp2 sp3 dsp3 d2sp3 dsp2 d2sp2 sp3d2 分子轨道 分子轨道是分子中的电子轨道 分子轨道由原子轨道组合而得 原子轨道组合成分子轨道时，轨道的总数不变 分子轨道按轨道的能量大小分为成键轨道、反键轨道和非键轨道 分子轨道按对称性分为s-轨道、p-轨道等 原子轨道组合成分子轨道遵循能量相近原理、最大重叠原理和对称匹配原理 电子在基态分子中的分子轨道中填充遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。 分子轨道的图像（进入编辑状态点击观看图像） 计算机模拟的Cu2O晶体的Cu-O键电子云 旅美中国学者ZOU Jian-Ming等用X衍射和电子衍射结合的技术研究了赤铜矿的Cu-O键的性质，按3d轨道与4s轨道发生杂化形成sd杂化轨道的模型，计算了d轨道的电子移向4s轨道形成的电子空穴的电子云图象，结果令人振奋地得到一个与教科书上画的dZ2轨道十分相似的计算机图象[Nature 401，49（1999）]。该图象的获得被美国《化学与工程》杂志选为1999年美国五大化学新闻之一。 能层 能级 轨道 可能空间运动状态数 可能运动状态数 一(K) 1s 1s 1 2 二(L) 2s 2s 1 2　　　　　 2p 2px,2py,2pz 3 6 三(M) 3s 3s 1 2　　　　　 3p 3px,3py,3pz 3 6　　　　　 3d 3dxy,3dyz,3dxz,　　　　　　　　　　　　　　 3dx2-y2,3dz2 5 10 ? 四(N) 4s 1个轨道 1 2　　　　　 4p 3个轨道 3