最大重疊原理

最大重疊原理

在形成共價鍵時,原子間總是儘可能的沿著原子軌道最大重疊的方向成鍵。成鍵電子的原子軌道重疊程度越高,電子在兩核間出現的機率密度也越大,形成的共價鍵也越穩固,這就是最大重疊原理。

簡介

雜化軌道與其他原子軌道重疊形成化學鍵時,同樣要滿足原子軌道最大重疊原理。原子軌道重疊越多,形成的化學鍵越穩定。由於雜化軌道的電子云分布更集中,所以雜化軌道成鍵能力比未雜化的各原子軌道的成鍵能力強。化合物的空間構型是由滿足原子軌道最大重疊的方向決定的。在CH4分子中,四個氫原子的1s軌道在四面體的四個頂點位置與碳原子的四個雜化軌道重疊最大,因此,決定了CH4的分子構型是四面體,H-C-H之間的鍵角為109°28′

另外,共價鍵分為σ鍵和π鍵,其中,σ鍵重疊程度較大。

原則

軌道最大重疊原則:

在符合對稱性匹配的條件下,在滿足能量相近原則下,原子軌道重疊的程度越大,成鍵效應越顯著,形成的化學鍵越穩定。如兩個原子軌道沿x軸方向相互接近時,s軌道之間,px軌道與px軌道的重疊,就屬於這種情況。

原理

共價鍵的形成遵循原子軌道最大重疊原理:

形成共價鍵時,成鍵電子的原子軌道一定要在對稱性一致的前提下發生重疊,原子軌道的重疊程度越大,兩核間電子的機率密度就越大,形成的共價鍵就越穩定。

軌道重疊

軌道重疊其實是分子中的原子的原子軌道線性組合,原子軌道相加形成成鍵軌道,原子軌道相減形成反鍵軌道,電子填充在了成鍵軌道上體系能量下降。原子軌道重疊後,就形成分子軌道,原來的電子就在分子軌道上運動。 分子軌道理論認為,在分子中電子不再是從屬於某個特定的原子,而是在遍及分子的整個範圍內運動。分子軌道是由分子中原子的原子軌道線性組合而成,簡稱LCAO,可以形成成鍵軌道和反鍵軌道。

形成條件

為了原子軌道的有效重疊,參與重疊的原子軌道必須滿足:

1、能量近似原則,即參與重疊的原子軌道的能量要相近;

2、對稱性原則,即參與重疊的原子軌道,對稱性要匹配;

例如:pz原子軌道與另1個原子的px原子軌道對稱性相符,但px與py或pz原子軌道對稱性不相符,不能有效重疊;

3、軌道最大重疊原則,即參與重疊的原子軌道在可能的情況下,採用波函式角度部分最大處重疊。這三個原則,通常稱為共價鍵的成鍵三原則。

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