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frontier orbital是什么意思，frontier orbital的意思翻译、用法、同义词、例句

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常用词典

  • [物化] 前沿轨道

    • 例句

  • This paper suggests frontier orbital energies as criterion of the dynamic stability.

    本文建议用前线分子轨道能量作为分子动力学稳定性判据。

  • Based on the frontier orbital characters and charge distributions the electronic structures of these compounds are discussed.

    从前线轨道特征、电荷分布等与自由卟啉对比讨论了杂原子取代卟啉的电子结构。

  • Between electron density distribution of molecular frontier orbital energy and the substitute position, there were some dependencies.

    发现前线轨道能量与分子的电子密度分布及取代位置均有一定依赖关系。

  • The active atoms and bonds of reaction were provided by frontier molecular orbital theory.

    用前线分子轨道理论分析了反应的活性原子和活性键。

  • The result is explained qualitatively with the theory of frontier molecular orbital.

    根据前线分子轨道理论，对实验结果提出了定性的解释。

    • 专业解析

    前线轨道（Frontier Orbital）是量子化学中的重要概念，特指分子中能量最高且已占据的分子轨道（HOMO）和能量最低且未占据的分子轨道（LUMO）。该理论由日本化学家福井谦一于1952年提出，揭示了化学反应中电子转移的关键机制，并因此获得1981年诺贝尔化学奖。

    一、核心定义

    1. HOMO（Highest Occupied Molecular Orbital）

      分子中能量最高的已填充电子轨道。其电子最易失去，主导亲核反应和氧化行为。例如，烯烃的HOMO参与亲电加成反应。

    2. LUMO（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）

      分子中能量最低的空轨道，最易接受电子，主导亲电反应和还原行为。如羰基化合物的LUMO与亲核试剂的反应。

    二、理论价值

    前线轨道理论通过HOMO-LUMO相互作用解释反应活性：

    三、实际应用

    1. 反应位点预测

      亲电位点出现在HOMO电子密度高的区域，亲核位点则与LUMO相关。例如，吡啶的硝化反应发生在LUMO系数最大的β位。

    2. 光化学过程

      光激发使电子从HOMO跃迁至LUMO，产生激发态。该过程在光合作用和光催化剂设计中至关重要。

    3. 材料科学

      有机半导体中，HOMO/LUMO能级差决定带隙，影响光电性能。调控前线轨道能级可优化OLED器件效率。

    权威参考文献

    1. 诺贝尔奖官网对福井谦一工作的介绍：Nobel Prize in Chemistry 1981
    2. IUPAC《量子化学术语》定义：Frontier Orbitals
    3. 《Science》综述：前线轨道理论在反应机理中的应用（DOI:10.1126/science.1247589）
    4. 《Nature Reviews Materials》：分子轨道工程在光电器件中的进展（DOI:10.1038/s41578-019-0147-7）

    网络扩展资料

    前沿轨道（Frontier Orbital）是量子化学中的一个重要概念，特指分子轨道中的最高占据轨道（HOMO） 和最低未占据轨道（LUMO），它们共同决定了分子的化学反应活性与选择性。

    核心要点：

    1. 定义与组成

      • HOMO（Highest Occupied Molecular Orbital）：分子中能量最高的被电子占据的轨道，通常提供电子的能力最强。
      • LUMO（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）：分子中能量最低的未被电子占据的轨道，通常最易接受电子。

    2. 应用领域
      该理论广泛应用于解释化学反应机制，如：

      • Diels-Alder反应：共轭二烯烃的HOMO与亲双烯体的LUMO重叠，驱动环加成反应。
      • 协同反应：预测反应的区域选择性和立体选择性。

    3. 理论意义

      • 前线分子轨道理论（Frontier Orbital Theory）认为，HOMO与LUMO的相互作用是化学反应的核心，尤其适用于共轭体系和自由基反应。
      • 通过分析轨道对称性能否匹配，可判断反应是否允许（如Woodward-Hoffmann规则）。

    示例说明：

    在乙烯与丁二烯的环加成中，丁二烯的HOMO（提供电子）与乙烯的LUMO（接受电子）对称性匹配，导致轨道有效重叠并形成新键。

    如需更深入的理论推导或实际案例，可参考量子化学教材或相关研究文献。

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