
【化】 delocalized orbital
在分子轨道理论中,"不定域分子轨道"(delocalized molecular orbital)指电子分布跨越多个原子核的分子轨道结构,其能量特征与定域轨道有本质差异。该概念源于量子化学对共轭体系的研究,例如苯分子中π电子的离域现象,通过原子轨道线性组合(LCAO-MO)形成非定域化轨道。
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,不定域轨道具有三个核心特征:
这种轨道结构解释了许多实验现象:
最新研究表明,石墨烯的狄拉克锥能带结构本质上源于sp²杂化碳原子的不定域π轨道体系(《自然·材料》2023年综述)。该理论在纳米材料设计中具有重要指导价值,如通过轨道工程调控材料导电性。
关于“不定域分子轨道”的解释如下:
不定域分子轨道(或称离域分子轨道)是分子轨道理论中的核心概念,指分子中的电子不再局限在单个原子周围,而是分布在由多个原子轨道线性组合形成的分子轨道中,属于整个分子体系的共有电子。
分子轨道理论
该理论认为,原子形成分子后,价电子不再定域于某个原子,而是通过原子轨道的线性组合(LCAO-MO法)形成分子轨道,电子在分子整体范围内运动。
波函数描述
分子轨道由单电子波函数表示,包含电子的空间运动和自旋运动状态。例如,氢分子轨道可由两个氢原子1s轨道组合为成键轨道(ψ₁=φ₁+φ₂)和反键轨道(ψ₂=φ₁-φ₂)。
“不定域”有时被非正式用于描述离域现象,但更标准的术语是离域分子轨道或非定域轨道,强调电子不属于特定原子。
如需进一步了解具体分子的轨道组合(如CO、NO等),可参考量子化学计算或分子轨道能级图。
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