分子轨道理论中的键级

一旦有了填好的分子轨道图，你就能给“有多少根键把两个原子结合在一起”定出一个数字——哪怕这个数字是半个。键级就是这个计数。它用一个数概括了分子结合得松还是紧，而且可以是分数，这是旧的单键-双键-三键图景表达不了的。

做法是简单的算术。数一数处于成键分子轨道里的电子，数一数处于反键轨道里的电子，前者减后者，再除以二：键级 =（成键电子 − 反键电子）/ 2。除以二反映出一根完整的键是一对共享电子。非键电子被排除在外——它们既不帮忙也不添乱。键级为零意味着不成分子；一、二、三分别对应单键、双键、三键；而 1.5 或 2.5 这样的值完全允许、也相当真实。

键级是整套理论的招牌预言，与实测吻合得相当好。键级越高，键就越短、越强、越难断。它解释了为什么 N2（键级 3）惰性、而 N2-plus 的键更长，为什么 O2（键级 2）比 N2 弱，以及为什么 He2（键级 0）根本不存在。因为它允许分数，所以也能处理路易斯结构搞不定的奇电子自由基，如 NO——NO 的键级 2.5 正好落在双键与三键之间。