化学键与分子轨道
分子轨道(molecular orbital)
原子轨道是单个原子周围、电子最可能出现的那片云状区域。当原子结合成分子时,这些电子云会融合、并围绕整组原子核重新塑形。这种覆盖整个分子的新电子云就是分子轨道——它们是属于整个分子、而非某一个原子的电子「居所」。
准确地说,分子轨道是描述一个电子在分子中、于两个或更多原子核之上运动的波函数。和原子轨道一样,每个分子轨道最多容纳两个电子,并有确定的能量。电子从最低能量的分子轨道开始、由低到高依次填入,由此形成的格局能解释分子的稳定性、磁性,甚至颜色。
分子轨道理论是关于成键的两大图景之一(另一个是价键理论)。它的长处在于把电子看作属于整个分子,这巧妙地解释了较简单图景所遗漏的现象——比如为什么氧气会被磁铁吸引。它的代价是:这些轨道是弥散的,不如在原子之间画几根整齐的连线那样直观。
在 O₂ 中,分子轨道理论预言最后两个电子会各自单独占据两个能量相等的轨道,而不是配成一对。这就留下了两个未成对电子,这正是液态氧会被磁铁吸引的原因——而较简单的「共享电子对」图景解释不了这件事。
氧气的磁性是分子轨道理论最经典的一次胜利。
不要把分子轨道和原子轨道弄混。原子轨道环绕一个原子核;分子轨道是由原子轨道组合而成的,会同时弥散在多个原子核之上。数目守恒:把 N 个原子轨道组合起来,总会恰好得到 N 个分子轨道。
又称
另见