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原子轨道线性组合得到与原子轨道数目相等的分子轨道。例如,两个原子轨道组成两个分子轨道,其中一个分子轨道是由两个原子轨道的波函数相减组成,该分子轨道在两原子核间的电子云密度很小,这种轨道称为反键轨道。反键轨道的能量比原来两个原子轨道的能量高。反键轨道中,核间的电子的概率密度小,电子填入反键轨道中会使分子的稳定性降低。 [1]

中文名:反键轨道

外文名:Antibonding Molecular Orbital

对 比:成键轨道

基本性质

把两个原子的轨道组合起来,形成一个分子轨道,有两种类型的键轨,成键轨道和反键轨道。如果两个电子有相同方向的自旋,则所形成的分子轨道在两个原子核之间有一截面,而且电荷分布于键的两端。其分子轨道能级高于原来两个原子轨道任何一个的能级,就是反键轨道。反键轨道有σ*反键轨道和π*反键轨道(以符号σ*和π*标记)。 在反键轨道中,电子云密度最大的地方在两个原子核之间的区域以外,两个失去电子云的屏蔽的原子核互相排斥,不能生成稳定的分子[2]

重要性

由原子轨道线性组合成分子轨道时,能级发生改变,其中能级高于原子轨道能级的分子轨道称为反键轨道。当它被电子占据时,有削弱化学键的倾向。 [3]

在讨论分子轨道问题时,对于反键轨道应予以充分重视,这是因为:

1、反键轨道是整个分子轨道中不可缺少的组成部分;

2、反键轨道具有和成键轨道相似的性质,每一轨道也可安排两个自旋方向相反的电子,只不过能级状态较相应的成键轨道高,轨道的对称性及分布状态也不同;

3、在形成化学键的过程中,反键轨道并不都处于排斥态,有时也可和其它轨道重叠,形成化学键,降低体系的能量,促成分子稳定地形成,在有些化学键的形成过程中,反键轨道的参与常常是个重要因素;

4、反键轨道是了解分子激发态的性质的关键。

相关扩展

在有机分子中,未占轨道多数是反键轨道,而已占轨道多数是成键轨道,两者之间能量相差常较远.由于通常的π键比σ键弱,π与π*间的分裂较小,反键轨道与成键轨道间的相互作用常比σ轨道的大。因此π体系以其共轭效应为重要表征,它使π键离域化。在适当情况下,σ键也是会离域化的,超共轭就是σ键离域化的结果。

分子轨道或定域轨道除了成键轨道和反键轨道外,还有一类是非键轨道。许多共轭离子和自由基都有非键轨道。正常分子中,第Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ主族元素常有孤对电子轨道;第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ主族元素常有空原子轨道,这些都属于非键轨道。已占的非键轨道能量常显著地比已占的成键轨道高,而未占的非键轨道能量又比未占的反键轨道低。因此,非键轨道常成为特别活跃的前线轨道


视频

南开大学孙宏伟教授《结构化学》

参考文献

  1. [印永嘉.大学化学手册:山东科学技术出版社,1985]
  2. [聂丽,张强. 试析反键分子轨道的成因. 《 六安师专学报 》 , 1997]
  3. [周公度.大学化学词典:化学工业出版社 ,1992 学术论文]