
【机】 orbital symmetry
course; orbit; rail; track
【计】 orbiting laboratory
field; region; territory
【计】 D; domain; field; saved area
【化】 domain
symmetry
【化】 symmetry
【医】 symmetry
在量子化学领域,"轨域对称"(Orbital Symmetry)指原子轨道或分子轨道波函数在特定对称操作(如旋转、反映、反演)下表现出的数学对称性质。该概念对理解化学键形成、反应选择性和光谱行为至关重要,以下是汉英对照解析:
轨域 (Orbital)
对应英文"orbital",指描述电子空间运动状态的波函数(ψ),其模平方(|ψ|²)表示电子概率密度分布。例如:
来源:国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)《Compendium of Chemical Terminology》
对称 (Symmetry)
对应"symmetry",指体系在几何变换(如旋转、镜像)下的不变性。轨域对称性通过点群理论(Point Group Theory)分类,如苯分子属 (D_{6h}) 点群。
来源:徐光宪《量子化学:基本原理从头算》
轨域波函数的对称性由特征标(Character) 量化,满足群表示理论:
$$ chi(R) = int psi^* hat{R} psidtau $$
其中 (hat{R}) 为对称操作算符,(chi(R)) 为操作 (R) 的特征标。对称匹配的轨域(如相同不可约表示)可有效重叠成键,反之则形成反键轨道。
来源:科顿《群论在化学中的应用》
前线轨道理论(FMO Theory)
周环反应的选择性由最高占据轨道(HOMO)与最低未占轨道(LUMO)的对称性决定。如丁二烯电环化反应中,对旋/顺旋路径的选择取决于轨道对称守恒。
来源:福井谦一《Frontier Orbitals and Reaction Paths》
光谱跃迁选律
紫外-可见光谱中,允许跃迁要求初末态轨道的对称性满足 (Gamma_i otimes Gammaf supset Gamma{text{偶极}})(含全对称表示)。
来源:Herzberg《Molecular Spectra and Molecular Structure》
“轨域对称”是化学和量子力学中的概念,指原子或分子轨道在空间变换(如旋转、反射等)下表现出的对称性质。以下是详细解释:
对称的基本定义
对称指物体或图形在特定变换(如镜像、旋转)后与原始状态完全重合的特性。例如,正方形绕中心旋转90°后形状不变。
轨域对称的物理意义
轨域(原子轨道/分子轨道)的对称性由其波函数决定。例如:
对称性在化学中的应用
数学描述示例
轨道对称性可通过点群理论分析。例如,水分子(C₂ᵥ对称群)的轨道需满足该群的对称操作(如绕C₂轴旋转、镜像反射)。
建议参考量子化学教材或专业文献(如《分子轨道对称性守恒原理》)获取更系统的理论推导和实例分析。
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