化學鍵與分子軌域
分子軌域(molecular orbital)
原子軌域是單個原子周圍、電子最可能出現的那片雲狀區域。當原子結合成分子時,這些電子雲會融合、並圍繞整組原子核重新塑形。這種覆蓋整個分子的新電子雲就是分子軌域——它們是屬於整個分子、而非某一個原子的電子「居所」。
準確地說,分子軌域是描述一個電子在分子中、於兩個或更多原子核之上運動的波函數。和原子軌域一樣,每個分子軌域最多容納兩個電子,並有確定的能量。電子從最低能量的分子軌域開始、由低到高依次填入,由此形成的格局能解釋分子的穩定性、磁性,甚至顏色。
分子軌域理論是關於成鍵的兩大圖景之一(另一個是價鍵理論)。它的長處在於把電子看作屬於整個分子,這巧妙地解釋了較簡單圖景所遺漏的現象——比如為什麼氧氣會被磁鐵吸引。它的代價是:這些軌域是瀰散的,不如在原子之間畫幾根整齊的連線那樣直觀。
在 O₂ 中,分子軌域理論預言最後兩個電子會各自單獨佔據兩個能量相等的軌域,而不是配成一對。這就留下了兩個未成對電子,這正是液態氧會被磁鐵吸引的原因——而較簡單的「共享電子對」圖景解釋不了這件事。
氧氣的磁性是分子軌域理論最經典的一次勝利。
不要把分子軌域和原子軌域弄混。原子軌域環繞一個原子核;分子軌域是由原子軌域組合而成的,會同時瀰散在多個原子核之上。數目守恆:把 N 個原子軌域組合起來,總會恰好得到 N 個分子軌域。
又稱
另見