
【機】 molecular orbital function
分子軌域函數(Molecular Orbital Function)是量子化學中描述分子内電子運動狀态的核心數學工具。從漢英詞典角度解析:
中文術語:分子(分子,fēn zǐ)指物質保持化學性質的最小單元;軌域(軌道區域,guǐ yù)即電子運動的概率分布空間;函數(函數,hán shù)表示數學上的對應關系。
英文對應:Molecular(分子的)、Orbital(軌道的)、Function(函數),組合為Molecular Orbital (MO) Function。
分子軌域函數是求解薛定谔方程得到的波函數((psi)),用于描述分子中單個電子的空間分布與能量狀态。其數學形式為:
$$ hat{H}psi = Epsi $$
其中 (hat{H}) 是哈密頓算符,(E) 為軌道能量。分子軌道由原子軌道線性組合(LCAO-MO理論)形成:
$$ psi_{text{MO}} = sum_i c_i phi_i $$
(c_i) 為組合系數,(phi_i) 表示原子軌道函數。
權威參考來源:
分子軌域函數(Molecular Orbital Function)是量子化學中用于描述分子中電子運動狀态的數學函數。它基于分子軌道理論,認為電子在分子中的運動不再局限于單個原子,而是分布于整個分子的離域軌道中。以下從核心概念、數學形式、物理意義三方面解釋:
分子軌域函數是量子力學波函數的一種,表示分子中單個電子的量子态。與原子軌道不同,分子軌道屬于整個分子,由原子軌道的線性組合(LCAO,Linear Combination of Atomic Orbitals)形成。例如,氫分子(H₂)的成鍵軌道由兩個氫原子1s軌道疊加構成,形成σ鍵。
分子軌道函數通常寫作: $$ psi_{text{MO}} = sum_i c_i phi_i $$ 其中,(phi_i)是原子軌道函數,(ci)為組合系數,通過求解分子體系的薛定谔方程(Hartree-Fock或更精确的方法)得到。例如,H₂的成鍵軌道可近似為(psi = phi{1s}^A + phi{1s}^B),反鍵軌道則為(psi = phi{1s}^A - phi_{1s}^B)。
分子軌域理論可解釋分子磁性(如O₂的順磁性)、光譜性質(如紫外吸收峰)及化學反應活性。現代計算化學中,通過基組(如STO-3G、6-31G*)展開分子軌道,實現分子結構的精确模拟。
此概念由Robert Mulliken等人在20世紀提出,已成為解釋多原子分子電子結構的核心工具,彌補了價鍵理論在離域體系中的不足。
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