分子轨道能级图

分子轨道能级图是整门学科里最有用的一张图。它是一架能量阶梯。在左缘画一个原子的原子轨道能级，在右缘画另一个原子的原子轨道能级，中间则放上两者组合后生成的分子轨道。在纸上越高代表能量越高。图一画好，你只需把电子倒进去，就能读出答案。

画图遵循固定的步骤。把每个原子的价层原子轨道按正确的相对能量画在它那一侧。把对称性与能量匹配的轨道配对，每一对在中间画一条较低的成键轨道和一条较高的反键轨道。没有搭档的轨道原封不动地留在中间，作为非键能级。然后用分子全部的价电子从底往上填这些分子轨道，每条轨道两个自旋相反的电子（构造原理），并在能量相同的轨道上先各填一个再配对（洪德规则）。这张图现在逐级显示出每个价电子住在哪里。

从画好的图上，你能直接读出分子最重要的性质。数“成键电子减反键电子”，除以二，就是键级。任何容纳孤立未配对电子的轨道，都告诉你分子是顺磁性的——会被磁铁吸引。最高的占据能级是 HOMO，最低的空能级是 LUMO，两者之间的能隙决定颜色和反应活性。一张图细读下来，同时预言了键的强弱、磁性和反应活性。