最高占据轨道与最低空轨道（HOMO 与 LUMO）
/ HOH-moh and LOO-moh /
当你自下而上填满一张分子轨道图，有两条能级因其位置而格外突出。仍有电子的最高一条是 HOMO——最高占据分子轨道。紧挨其上、仍然空着的最低一条是 LUMO——最低空分子轨道。它们就是“仍有人站着的最高一级台阶”和“其上的下一级空台阶”。分子在化学上所做的几乎一切，都发生在这两级台阶上。
为什么是这两条，而不是埋在下面的低能轨道？因为化学讲的是给出和接受电子。HOMO 容纳分子中束缚最松、最易供出的电子——所以它正是被缺电子物种进攻之处，也决定了分子作为电子给体或还原剂有多强。LUMO 是分子最廉价的空位——所以进来的电子往那里去，这决定了它作为受体或氧化剂有多强。HOMO 与 LUMO 之间的能隙是一种化学上的“刚度”：能隙宽意味着稳定、迟钝、往往无色的分子；能隙窄则意味着柔软、活泼、能吸收可见光的分子。
这两条前线轨道承担了惊人的解释工作。HOMO-LUMO 能隙决定了染料的颜色和分子所吸收的光子；能隙小正是长共轭体系有颜色的原因。在反应中，一个好的反应往往是一个分子的 HOMO 在能量与对称性上与另一个分子的 LUMO 重叠良好——给体填满的轨道把电子倒进受体的空轨道。在无机化学中，这种前线轨道观点支撑着路易斯碱如何与金属成键（碱的 HOMO 进入金属的 LUMO），以及电荷转移与电子转移反应的整套图景。
一氧化碳与金属成键，是用它的 HOMO——一个以碳为主的孤对——供入金属的空轨道，同时金属把电子密度推回 CO 的 LUMO，即一条空的 pi-star 轨道。这种双向的 HOMO-LUMO 往来，正是金属羰基中的成键。
HOMO 供出，LUMO 接受；两者间的能隙决定颜色与反应活性。
HOMO 与 LUMO 是强大但近似的指南——它们抓住了反应倾向于从何处开始，但真实的反应活性还取决于紧邻其下、其上的轨道以及反应完整的能量地形。