分子軌道中的成鍵軌道和反鍵軌道為什麼同時存在?

時間 2021-05-29 22:30:49

1樓:嶽崢

如果題主認真學過,即使只有很少的量子力學基礎也能理解這個問題。這個屬於任何一本大學無機化學前半本的內容。如果題主沒學過,那麼可以這樣理解:

想象兩個氫原子是一對古怪的情侶,Ta們之間只有三種狀態ABC(這裡只是打個近似的比方,不是真的只有三種狀態),分別對應成鍵,非鍵,反鍵。A狀態下兩個氫原子相親相愛,合體變成乙個分子;B狀態下則兩個原子沒什麼感覺,什麼也不會發生;而C狀態下兩個氫原子則急切地想要分開,而且有很大能量,很想跟別的原子在一起。問題在於,這對情侶只能有ABC這三種狀態(再次強調這裡只是個比方),不能有其他狀態。

而且ABC是永遠存在的,是氫原子的內在屬性,A狀態和C狀態的能量和姿勢(電子雲方向)是永遠不會變的。這就決定這對情侶的分手方式就永遠只有固定的一種,就是從A變成B或C。雖然乙個穩定氫氣分子處於狀態A,但是在外力的作用下隨時有可能變成狀態BC——注意,這個「外力」的大小和姿勢必須正確。

熱運動(布朗運動)相當於亂敲亂打,當撞擊的強度和方向恰巧合適的時候就會把狀態A打成C。而適當的催化劑相當於一把精巧的鑰匙,正好能把適量的能量以正確的姿勢注入氫原子之間,將A狀態變成C狀態。

(實際上,英文裡一般的軌道是orbit, 但是原子軌道,分子軌道之類的「軌道」都是用orbital, 因為這個玩意跟實際上的軌道不一樣,並非一條固定的線路,也沒有實體,而是乙個虛空的區域,電子在這個區域裡的分布是有規律的,但並沒有固定的運動線路。)

也許題主搞不明白的是氫原子都成鍵了,怎麼反鍵軌道還存在?因為它是氫原子的內在屬性,跟是不是成鍵了沒有關係,只要氫原子在,它就永遠存在。就像不管你把鎖扣上還是解開,鎖眼依然存在一樣。

除非你把氫原子核也轟碎,轟成......我也不知道是啥,這個超出化學的範圍了。

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