最大重叠原理

更新时间:2022-10-24 23:37

在形成共价键时,原子间总是尽可能的沿着原子轨道最大重叠的方向成键。成键电子的原子轨道重叠程度越高,电子在两核间出现的概率密度也越大,形成的共价键也越稳固,这就是最大重叠原理。

简介

杂化轨道与其他原子轨道重叠形成化学键时,同样要满足原子轨道最大重叠原理。原子轨道重叠越多,形成的化学键越稳定。由于杂化轨道的电子云分布更集中,所以杂化轨道成键能力比未杂化的各原子轨道的成键能力强。化合物的空间构型是由满足原子轨道最大重叠的方向决定的。在CH4分子中,四个氢原子的1s轨道在四面体的四个顶点位置与碳原子的四个杂化轨道重叠最大,因此,决定了CH4的分子构型是四面体,H-C-H之间的键角为109°28′

另外,共价键分为σ键π键,其中,σ键重叠程度较大。

原则

轨道最大重叠原则:

在符合对称性匹配的条件下,在满足能量相近原则下,原子轨道重叠的程度越大,成键效应越显著,形成的化学键越稳定。如两个原子轨道沿x轴方向相互接近时,s轨道之间,px轨道与px轨道的重叠,就属于这种情况。

原理

共价键的形成遵循原子轨道最大重叠原理:

形成共价键时,成键电子的原子轨道一定要在对称性一致的前提下发生重叠,原子轨道的重叠程度越大,两核间电子的概率密度就越大,形成的共价键就越稳定。

轨道重叠

轨道重叠其实是分子中的原子的原子轨道线性组合,原子轨道相加形成成键轨道,原子轨道相减形成反键轨道,电子填充在了成键轨道上体系能量下降。原子轨道重叠后,就形成分子轨道,原来的电子就在分子轨道上运动。 分子轨道理论认为,在分子中电子不再是从属于某个特定的原子,而是在遍及分子的整个范围内运动。分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合而成,简称LCAO,可以形成成键轨道和反键轨道。

形成条件

为了原子轨道的有效重叠,参与重叠的原子轨道必须满足:

1、能量近似原则,即参与重叠的原子轨道的能量要相近;

2、对称性原则,即参与重叠的原子轨道,对称性要匹配;

例如:pz原子轨道与另1个原子的px原子轨道对称性相符,但px与py或pz原子轨道对称性不相符,不能有效重叠;

3、轨道最大重叠原则,即参与重叠的原子轨道在可能的情况下,采用波函数角度部分最大处重叠。这三个原则,通常称为共价键的成键三原则。

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