
【化】 non-localized molecular orbital
在量子化学中,非定域分子轨道(英文:Delocalized Molecular Orbital)指电子分布不局限于两个原子之间,而是跨越多个原子核的分子轨道。这一概念与定域分子轨道(Localized Molecular Orbital)相对,后者描述电子集中在特定化学键区域(如双原子键)。以下是其核心含义与特征的详细解释:
电子离域性
非定域分子轨道中的电子云覆盖多个原子(通常≥3),形成离域π键或σ键。例如苯(C₆H₆)的π电子在六个碳原子间离域,形成大π键(离域π轨道),导致分子能量降低、稳定性增强。
参考:量子化学基础理论,McQuarrie & Simon, Physical Chemistry: A Molecular Approach.
形成条件
参考:分子轨道理论导论,Levine, Quantum Chemistry.
休克尔分子轨道理论(HMO)
该简化模型用于预测共轭分子的离域轨道能量与电子分布。例如苯的π轨道能量公式:
$$ E_j = alpha + 2beta cosleft(frac{2pi j}{6}right) quad (j=0, pm1, pm2, 3) $$
其中$alpha$为库仑积分,$beta$为共振积分。
参考: IUPAC术语定义:离域键(国际纯粹与应用化学联合会).
对称性匹配
非定域轨道的波函数需满足分子点群对称性。如苯的π轨道具有$D_{6h}$对称性,其最低未占据轨道(LUMO)和最高占据轨道(HOMO)均为简并态。
参考:Cotton, Chemical Applications of Group Theory.
解释光谱与反应性
材料科学应用
石墨烯的导电性源于碳原子sp²杂化形成的全离域π电子网络。
参考: ACS Publications:离域电子与导电聚合物(美国化学会期刊).
中文术语 | 英文术语 |
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非定域分子轨道 | Delocalized Molecular Orbital |
离域键 | Delocalized Bond |
定域轨道 | Localized Orbital |
共轭体系 | Conjugated System |
大π键 | Delocalized π Bond |
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非定域分子轨道(又称离域分子轨道)是分子轨道理论中的核心概念,指电子运动不局限于某两个原子之间,而是分布在整个分子中的多中心轨道。以下是其详细解释:
非定域分子轨道更真实地反映电子在分子中的分布状态,尤其适用于解释离域效应显著的结构(如共轭分子、自由基等),但其数学处理较复杂,实际研究中常结合定域模型简化分析。
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