成键轨道

在理论化学中，键合轨道在分子轨道 (MO) 理论中用于描述分子中两个或多个原子的原子轨道之间的吸引相互作用。 在 MO 理论中，电子被描述为以波浪形式移动。 当不止一个这些波靠在一起时，这些波的同相组合会产生相互作用，从而导致一个物种非常稳定。 波的相长干涉结果导致电子密度位于结合区域内，从而在两种物质之间形成稳定的结合。

在 H2 MO 的经典示例中，两个独立的 H 原子具有相同的原子轨道。 当产生分子二氢时，单个价轨道 1s 要么： 同相合并以获得键合轨道，其中电子密度位于原子核之间； 或者，异相合并以获得反键合轨道，其中除了两个原子的原子核之间的空间外，电子密度在原子周围无处不在。 键合轨道导致比两个氢是单原子时更稳定的物质。 反键轨道不太稳定，因为中间的电子密度很小甚至没有，两个原子核（带相同电荷）相互排斥。 因此，通过反键轨道将两个原子保持在一起需要更多的能量。 氢的 1 价壳层中的每个电子聚集在一起以填充稳定的键合轨道。 因此，氢更喜欢以双原子而不是单原子分子的形式存在。

观察氦时，该原子在每个 1 价壳层中拥有两个电子。 当两个原子轨道走到一起时，它们首先用两个电子填充成键轨道，但与氢不同的是，它还剩下两个电子，然后必须进入反键轨道。 反键轨道的不稳定性抵消了键轨道提供的稳定作用； 因此，双氦的键序为 0。这就是为什么氦更喜欢单原子而不是双原子。

分子轨道，更具体地说，键合轨道是一种在化学的所有不同领域中教授的理论，从有机到物理甚至分析，因为它具有广泛的适用性。 有机化学家在他们的反应思想原理中使用分子轨道理论； 分析化学家在不同的光谱方法中使用它； 物理化学家在计算中使用它； 它甚至可以通过能带理论（分子轨道理论的延伸）在材料化学中看到。