
【化】 non-localized molecular orbital
在量子化學中,非定域分子軌道(英文:Delocalized Molecular Orbital)指電子分布不局限于兩個原子之間,而是跨越多個原子核的分子軌道。這一概念與定域分子軌道(Localized Molecular Orbital)相對,後者描述電子集中在特定化學鍵區域(如雙原子鍵)。以下是其核心含義與特征的詳細解釋:
電子離域性
非定域分子軌道中的電子雲覆蓋多個原子(通常≥3),形成離域π鍵或σ鍵。例如苯(C₆H₆)的π電子在六個碳原子間離域,形成大π鍵(離域π軌道),導緻分子能量降低、穩定性增強。
參考:量子化學基礎理論,McQuarrie & Simon, Physical Chemistry: A Molecular Approach.
形成條件
參考:分子軌道理論導論,Levine, Quantum Chemistry.
休克爾分子軌道理論(HMO)
該簡化模型用于預測共轭分子的離域軌道能量與電子分布。例如苯的π軌道能量公式:
$$ E_j = alpha + 2beta cosleft(frac{2pi j}{6}right) quad (j=0, pm1, pm2, 3) $$
其中$alpha$為庫侖積分,$beta$為共振積分。
參考: IUPAC術語定義:離域鍵(國際純粹與應用化學聯合會).
對稱性匹配
非定域軌道的波函數需滿足分子點群對稱性。如苯的π軌道具有$D_{6h}$對稱性,其最低未占據軌道(LUMO)和最高占據軌道(HOMO)均為簡并态。
參考:Cotton, Chemical Applications of Group Theory.
解釋光譜與反應性
材料科學應用
石墨烯的導電性源于碳原子sp²雜化形成的全離域π電子網絡。
參考: ACS Publications:離域電子與導電聚合物(美國化學會期刊).
中文術語 | 英文術語 |
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非定域分子軌道 | Delocalized Molecular Orbital |
離域鍵 | Delocalized Bond |
定域軌道 | Localized Orbital |
共轭體系 | Conjugated System |
大π鍵 | Delocalized π Bond |
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非定域分子軌道(又稱離域分子軌道)是分子軌道理論中的核心概念,指電子運動不局限于某兩個原子之間,而是分布在整個分子中的多中心軌道。以下是其詳細解釋:
非定域分子軌道更真實地反映電子在分子中的分布狀态,尤其適用于解釋離域效應顯著的結構(如共轭分子、自由基等),但其數學處理較複雜,實際研究中常結合定域模型簡化分析。
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