CB19 σ键(σ分子轨道)

目标:● 说明分子轨道是怎样由原子轨道的组合形成的。● 说明s轨道和p轨道结合时形成不同的重叠方式。● 说明分子重叠的特性和键长之间的关系。

轨道是波函数(见 DIDAC-3的原子模型部分)。化学键可以用波函数的和来表示。氢原子的两个1s原子轨道组合后会形成氢气分子中的两个新的分子轨道:成键分子轨道和反键分子轨道。

 

   在 H2 分子中，两个电子占据了成键分子轨道。反键轨道是空的。只有被电子占据的分子轨道才能决定分子的性质。因此，插图中只表示出了成键分子轨道。不必再考虑反键轨道。在成键轨道上最有可能发现电子的位置是两个原子核的中间。这种沿着轴向的重叠被称为σ键合。

p轨道有两种可能的重叠:沿轴向重叠或垂直轴向重叠。p轨道的轴向重叠也被称为σ键合。图中说明了F2 分子:2px原子轨道的轴向重叠形成了一个σ键。注意在原子核处有节点。在这里发现电子的概率为0。

两个s原子轨道的重叠可形成比两个p轨道重叠更强的键。这是因为s电子比p电子离核更近，使得核结合得更紧密。这就使得H2的键长比F2的短。

一个s轨道和一个p轨道重叠的效率介于前面两者之间。HF的键长介于H2和F2的键长之间。在HF中，由H的1s轨道和F的2px轨道形成了σ键。在成键分子轨道中，在F的原子核上有一个节点。