键级又称键序,是分子轨道法中表示相邻的两个原子成键强度的一种数值。对双原子分子来说,把成键电子数与反键电子数的差值的一半,称为键级。
在形成共价键时,成键轨道上的电子称为成键电子,它使体系的能量降低,有利于形成稳定的键;反键轨道上的电子称作反键电子,它使体系的能量升高,不利于形成稳定的键。可见,键级是衡量化学键相对强弱的参数,键级愈大,键愈稳定,若键级为零,则不能成键。
分子轨道法:
传统的分子轨道理论(简写为MO)认为,双原子分子在形成分子的过程中,各个原子的原子轨道按照成键三原则组合成分子轨道,比其原子轨道能量低的分子轨道称为成键轨道(J);能量高于其原子轨道的分子轨道称为反键轨道(J* );与其能量相近的分子轨道称为非键轨道。
排布在这三种分子轨道上的电子相应称为成键电子、反键电子和非键电子。成键电子数减去反键电子数即为净成键电子数。
又称键序。描述分子中相邻原子之间的成键强度的物理量。表示键的相对强度。键级高,键强;反之;键弱。
对于定域共价键,键级=1/2(成键电子数-反键电子数)。例如,H2的键级为1,O2为2,N2为3.
对于离域π键,相邻原子i和j之间的π键键级为:其中nk是第k个分子轻道中的π电子数,Cki和Ckj分别是第k个分子轨道中i和j的原子轨道的组合系数。例如,烯丙基阳离子的2个π电了占据ψ1,。
键级=(稳定结构的电子总数-价电子总数)/2 (更方便计算
键级的计算方法:
1、分子轨道法
传统的分子轨道理论认为,双原子分子在形成分子的过程中,各个原子的原子轨道按照成键三原则组合成分子轨道,比其原子轨道能量低的分子轨道称为成键轨道;能量高于其原子轨道的分子轨道称为反键轨道;与其能量相近的分子轨道称为非键轨道。
2、电子空位对假说
电子空位对假说(简写为EO)认为,分子中原子通过得失与交换电子而键合起来,对此电子和空位同样起着重要的作用和影响。电子少空位多交换效益并不高;反之,电子多而空位少,实际交换效益也不高。
3、休克尔分子轨道法
休克尔分子轨道,由分子轨道理论对于化学键成因的讨论可知,π分子轨道jψ中每一个电子对于(r,s)这一对原子间键级的贡献,应与jψ中相邻两个原子r和s成键强度或与其原子轨道Фy和Фs重叠程度有关,而Фy和Фs的重叠程度大小又取决于Фy和Фs前的系数。
因此,第j个π分子轨道中相邻两个原子轨道Фy和Фs前面的系数的乘积CjyCjs可看作jψ中一个电子对相邻两个原子r和s之间键级的贡献,全部占据分子轨道的所有π电子对r和s之间键级的总贡献就是r和s间的总π键键级Pys。
扩展资料:
Colson的键级:
只能在假定原子轨道(AO)相互正交且每个原子只考虑一个原子轨道时适用。这些近似通常来自于Jaskeli和Paris Parr Pople的Ji电子理论。维特伯格是第一个提出不含Ji电子的键级定义的人。他用债券指数代替债券顺序。
基于这些先驱的工作,阿姆斯特朗和其他人提出了分子中原子价的定义。然而,键级和价态的定义仅限于原子轨道的正交积分。在基于从头算或EHMO的方法中,不必假定原子轨道的正交性,即考虑原子轨道之间的重叠。
Mayer提出了非正交基集上键级的近似定义。迈耶对键级和价态的定义是基于mullike n总体分析方法。
参考资料来源:百度百科-键级