
【化】 delocalized molecular orbital
away; independent of; leave; off; part from; without
【醫】 a-; ab-; ana-; ap-; apo-; de-; des-; e-; ex-
field; region; territory
【計】 D; domain; field; saved area
【化】 domain
【化】 MO; molecular orbital
離域分子軌道(Delocalized Molecular Orbital)是指分子中電子分布不局限于兩個相鄰原子,而是跨越多個原子核的量子化學概念。這一理論由分子軌道理論提出,用于解釋共轭體系或金屬晶體中的電子行為。其核心特征是電子的非定域性,表現為能量降低帶來的體系穩定性提升。
從結構特征分析,離域分子軌道具備三個顯著屬性:
典型實例包括:
該理論在解釋超導現象(BCS理論)、導電高分子材料(如聚乙炔)等領域有重要應用。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其定義為"多中心分子軌道,其波函數在空間上擴展到多個原子核區域"(來源:IUPAC術語數據庫)。近年同步輻射實驗通過電子密度拓撲分析驗證了該理論預測的電子分布特征。
相關數學表達采用線性組合原子軌道法(LCAO-MO): $$ ψ = sum_{i=1}^N c_iφ_i $$ 式中N≥3,φ_i為原子軌道波函數,c_i為組合系數。這種多中心積分顯著降低了體系的動能項,構成離域穩定化能的理論基礎。
離域分子軌道是分子軌道理論中的核心概念,指電子在分子中多個原子間離域運動的軌道,而非局限于兩個原子之間。以下是詳細解釋:
離域分子軌道由多個原子軌道線性組合形成,其波函數覆蓋整個分子,電子分布不局限在特定原子對之間。例如,CH₄的離域軌道由碳的2s、2p軌道與氫原子軌道共同組合而成,電子在整個分子中運動。
離域軌道特别適用于解釋:
對比項 | 離域分子軌道 | 定域分子軌道 |
---|---|---|
電子分布範圍 | 整個分子 | 兩個原子之間 |
適用理論 | 分子軌道理論 | 價鍵理論 |
典型應用 | 光譜分析、共轭體系 | 分子幾何構型預測 |
以線性組合原子軌道(LCAO-MO)為例,離域軌道可表示為: $$ Psii = sum{j} c_{ij} phi_j $$ 其中$phij$為原子軌道,$c{ij}$為組合系數。
如需進一步了解定域軌道的簡化模型或具體分子案例(如O₂、CH₄),中的分析。
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