
【机】 molecular orbital function
分子轨域函数(Molecular Orbital Function)是量子化学中描述分子内电子运动状态的核心数学工具。从汉英词典角度解析:
中文术语:分子(分子,fēn zǐ)指物质保持化学性质的最小单元;轨域(轨道区域,guǐ yù)即电子运动的概率分布空间;函数(函数,hán shù)表示数学上的对应关系。
英文对应:Molecular(分子的)、Orbital(轨道的)、Function(函数),组合为Molecular Orbital (MO) Function。
分子轨域函数是求解薛定谔方程得到的波函数((psi)),用于描述分子中单个电子的空间分布与能量状态。其数学形式为:
$$ hat{H}psi = Epsi $$
其中 (hat{H}) 是哈密顿算符,(E) 为轨道能量。分子轨道由原子轨道线性组合(LCAO-MO理论)形成:
$$ psi_{text{MO}} = sum_i c_i phi_i $$
(c_i) 为组合系数,(phi_i) 表示原子轨道函数。
权威参考来源:
分子轨域函数(Molecular Orbital Function)是量子化学中用于描述分子中电子运动状态的数学函数。它基于分子轨道理论,认为电子在分子中的运动不再局限于单个原子,而是分布于整个分子的离域轨道中。以下从核心概念、数学形式、物理意义三方面解释:
分子轨域函数是量子力学波函数的一种,表示分子中单个电子的量子态。与原子轨道不同,分子轨道属于整个分子,由原子轨道的线性组合(LCAO,Linear Combination of Atomic Orbitals)形成。例如,氢分子(H₂)的成键轨道由两个氢原子1s轨道叠加构成,形成σ键。
分子轨道函数通常写作: $$ psi_{text{MO}} = sum_i c_i phi_i $$ 其中,(phi_i)是原子轨道函数,(ci)为组合系数,通过求解分子体系的薛定谔方程(Hartree-Fock或更精确的方法)得到。例如,H₂的成键轨道可近似为(psi = phi{1s}^A + phi{1s}^B),反键轨道则为(psi = phi{1s}^A - phi_{1s}^B)。
分子轨域理论可解释分子磁性(如O₂的顺磁性)、光谱性质(如紫外吸收峰)及化学反应活性。现代计算化学中,通过基组(如STO-3G、6-31G*)展开分子轨道,实现分子结构的精确模拟。
此概念由Robert Mulliken等人在20世纪提出,已成为解释多原子分子电子结构的核心工具,弥补了价键理论在离域体系中的不足。
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