轨道重叠布居英文解释翻译、轨道重叠布居的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 orbital overlap population
分词翻译:
轨的英语翻译:
course; orbit; rail; track
【计】 orbiting laboratory
道的英语翻译:
path; road; doctrine; Tao; say; talk; way; method
【医】 canal; canales; canalis; meatus; passage; path; pathway; tract; tractus
viae
重叠的英语翻译:
lap; overlap; superpose; wrap
【计】 overlap; overlapping; superimpose
【化】 overlap
布的英语翻译:
cloth; fabric
【建】 cloth
居的英语翻译:
assert; house; occupy; reside
专业解析
轨道重叠布居(Orbital Overlap Population,简称OOP)是量子化学和计算化学中的一个核心概念,用于定量描述两个原子轨道在形成化学键时电子云重叠的程度及其对键合强度的贡献。其核心含义可拆解如下:
- 轨道(Orbitals):指原子或分子中电子运动的波函数空间分布区域,如s、p、d轨道。它们描述了电子在空间某点出现的概率(电子云密度)。
- 重叠(Overlap):当两个原子相互靠近形成化学键时,它们的原子轨道在空间上发生交叠。这种交叠区域是电子云密度共享的区域。
- 布居(Population):在量子化学中,“布居”通常指电子在某个特定区域(如一个原子轨道、两个原子轨道之间的重叠区域或一个原子本身)的分布数量或密度。它是对电子占据情况的度量。
- 轨道重叠布居(OOP):特指在两个原子轨道之间的重叠区域所分配到的电子布居数。它量化了有多少电子密度“居住”在两个轨道相互重叠的空间内。
详细解释与物理意义:
- 键合强度的度量:OOP是判断化学键(特别是共价键)强度的重要指标之一。一般来说,两个原子轨道之间的OOP值越大,表明它们在重叠区域共享的电子密度越高,由此形成的化学键通常越强、越稳定。负的OOP值则可能表示反键相互作用(削弱键合)。
- Mulliken布居分析的核心:OOP概念最常用于Mulliken布居分析方法中。在该方法中,分子轨道的电子密度被分配到构成它的原子轨道(AO)上。
- 对于分子轨道中的每个电子,其密度被平均分配给组成该轨道的所有原子轨道基函数。
- 对于任意两个不同的原子轨道基函数A和B,它们之间的重叠布居定义为:
$$
P{AB} = 2 sum{i}^{occ} c{iA} c{iB} S_{AB}
$$
其中:
i
对所有占据的分子轨道求和。
c_{iA}
和 c_{iB}
分别是原子轨道A和B在分子轨道i中的系数。
S_{AB}
是原子轨道A和B之间的重叠积分(Overlap Integral),量化了A和B在空间的重叠程度。
P_{AB}
的值直接反映了轨道A和B之间重叠区域所分配到的电子布居数。
- 理解成键本质:通过分析不同原子对之间特定轨道组合(如C的2p_z与O的2p_z)的OOP,可以深入理解键的类型(σ键、π键)、键的极性以及多中心键的性质。
轨道重叠布居(OOP)是一个定量的指标,它描述了在形成化学键的过程中,两个特定原子轨道在它们相互重叠的空间区域内共享的电子密度大小。它是Mulliken布居分析的关键组成部分,直接关联到化学键的强度和稳定性评估,为理解分子内原子间的成键相互作用提供了微观视角。
权威参考来源:
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): 提供了“population analysis”的标准定义和背景,是化学术语最权威的参考之一。其中Mulliken布居分析是核心方法之一。
- 经典量子化学教材:
- Levine, I. N. Quantum Chemistry (7th ed.). Pearson. 该书在讨论分子轨道理论和布居分析时详细介绍了轨道重叠布居的概念和计算。
- Jensen, F. Introduction to Computational Chemistry (3rd ed.). Wiley. 该书在介绍分子轨道计算结果的布居分析方法时,对Mulliken布居和其中的重叠布居有清晰阐述。
- 原始文献:
- Mulliken, R. S. (1955). Electronic Population Analysis on LCAO–MO Molecular Wave Functions. I. The Journal of Chemical Physics, 23(10), 1833–1840. 这是Mulliken提出其布居分析方法的原始论文,其中包含了重叠布居的核心思想。
网络扩展解释
轨道重叠布居(Orbital Overlap Population)是化学中用于描述原子轨道重叠区域电子分布的术语,主要应用于分子轨道理论分析。以下从定义、原理和应用三个方面进行详细解释:
一、定义与核心概念
-
轨道重叠(Orbit Overlap)
指两个或多个原子的原子轨道在空间上发生交叠,形成成键轨道(能量较低)和反键轨道(能量较高)。这种重叠需满足:
- 对称性匹配(如pz与pz轨道可重叠,px与py则无法有效重叠);
- 能量近似原则(参与重叠的轨道能量需相近);
- 最大重叠原则(轨道波函数角度部分需最大重叠)。
-
布居(Population)
表示电子在特定原子轨道或分子轨道中的分布概率。例如,σ键中的电子布居集中在原子核连线区域,而π键的布居分布在键轴两侧。
二、原理与计算
通过分子轨道理论,原子轨道线性组合(LCAO)形成分子轨道:
$$
Phii = sum{A} c{A} phi{A}
$$
其中,电子布居可分解为局域原子轨道部分和重叠区域部分,公式为:
$$
ni = sum{A} ni c{A} + sum_{A
eq B} ni c{A} c{B} S{AB}
$$
($S_{AB}$为重叠积分,$c$为轨道系数)。
三、应用与实例
-
成键分析
轨道重叠布居值越大,表明该重叠区域对化学键贡献越显著。例如:
- σ键:p轨道“头碰头”重叠,布居集中,键能较高;
- π键:p轨道“肩并肩”重叠,布居分散,键能较弱。
-
分子间作用
在超分子化学中,π轨道重叠(如DNA碱基堆积、芳香环堆积)可通过布居分析量化相互作用强度。
如需进一步了解具体计算方法或应用案例,可参考分子轨道理论相关教材或量子化学计算软件(如Gaussian)的布居分析模块。
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