主要差异粘合(main difference bonding) vs. 反键分子轨道(antibonding molecular orbitals)

分子轨道理论解释了分子中原子间的化学键。它指出两个原子轨道相互重叠以形成键。这种重叠导致两个轨道的混合，形成一个分子轨道。分子轨道有两种类型：成键分子轨道和反键分子轨道。成键分子轨道由成键电子组成。这些电子相互配对形成共价键。反键分子轨道位于键外，因为它们不参与键合。键合和反键合分子轨道的主要区别在于键合分子轨道代表分子的形状，而反键合分子轨道对确定分子的形状没有贡献。

覆盖的关键领域

1.键合分子轨道是什么？定义、结构、对化学键的贡献2.什么是反键分子轨道-定义、结构、对化学键的贡献3.键合和反键分子轨道之间的区别——关键差异的比较

Key Terms: Antibonding Molecular Orbital, Asterisk Mark, Atomic Orbital, Bond Electron Pair, Bonding Molecular Orbital, Molecular Orbital Theory

什么是成键分子轨道(bonding molecular orbitals)？

键合分子轨道是一种参与化学键形成的分子轨道。这些轨道是由于两个不同原子的两个原子轨道重叠而形成的。这种重叠导致两个原子轨道混合，形成分子轨道。为了这样混合，两个原子轨道应该具有可比能量和正确的对称性。

成键分子轨道的电子密度高于反成键轨道。这些成键分子轨道的能量比混合在一起形成成键分子轨道的原子轨道的能量要小。这些成键分子轨道更稳定，因为较低的能级表示较高的稳定性。

此外，成键分子轨道有助于确定某一分子的分子几何结构。这些键合分子轨道的空间排列代表了分子的形状，因为键电子对位于这些键合分子轨道中。

Figure 1: Molecular Orbital Diagram of H2

上图为He2分子的分子轨道图。两个氢原子的轨道显示在右边和左边。中间是成键轨道和反键轨道。这里，键轨道是σ因为它是H的1s轨道的成键轨道“E”代表能量。因此，成键分子轨道的能级低于反键分子轨道和原子轨道。

什么是反键分子轨道(antibonding molecular orbitals)？

反键分子轨道是在两个原子核之间的区域外含有电子的轨道。反键轨道中的电子会降低分子的稳定性，因为这些电子大部分时间都在原子核之外。因此，反键分子轨道的电子密度比键分子轨道的电子密度小，反键分子轨道表示键外的电子密度。

反键分子轨道的能量高于原子轨道和键分子轨道。这是因为这些轨道中的电子对减少两个原子核之间的排斥没有贡献。因此，在反键分子轨道上有电子的化合物的稳定性较低。然而，在稳定的化合物中，反键分子轨道中的电子不存在或较少。反键分子轨道的空间排列并不决定分子的形状或几何结构。

Figure 2: Molecular Orbital Energy of He2分子

根据上图，成键分子轨道上的电子密度等于反键分子轨道上的电子密度。因此，它是一个非常不稳定的分子。因此，He2分子不存在。反键分子轨道如下所示σ*.

粘结(bonding)和反键分子轨道(antibonding molecular orbitals)的区别

定义

键合分子轨道：键合分子轨道是一种参与化学键形成的分子轨道。

反键分子轨道：反键分子轨道是在两个原子核之间的区域外包含电子的轨道。

电子密度

成键分子轨道：成键分子轨道中的电子密度较高。

反键分子轨道：反键分子轨道中的电子密度较低。

能量

成键分子轨道：成键分子轨道的能量相对较低。

反键分子轨道：反键分子轨道的能量相对较高。

代表

键合分子轨道：键合分子轨道不用星号（*）表示。

反键分子轨道：反键分子轨道用星号（*）表示。

分子几何学

成键分子轨道：分子的几何结构由成键分子轨道的空间排列来表示。

反键分子轨道：分子的几何结构不依赖于反键分子轨道的空间排列。

电子

键合分子轨道：键合分子轨道中的电子有助于键的形成。

反键分子轨道：反键分子轨道中的电子对键的形成没有贡献。

稳定性

键合分子轨道：键合分子轨道的稳定性相对较高。

反键分子轨道：反键分子轨道的稳定性相对较低。

结论

分子轨道理论解释了两个原子之间通过原子轨道的重叠或混合而形成化学键。这种原子轨道的混合形成了新的轨道，称为分子轨道。分子轨道可以分为成键分子轨道和反键分子轨道。键合和反键合分子轨道的主要区别在于键合分子轨道代表分子的形状，而反键合分子轨道对确定分子的形状没有贡献。

引用

1.“成键和反成键分子轨道——无限开放教科书”，无限。《无边无际》，2016年5月26日。这里有。2017年8月10日。 2.“成键和反成键轨道”，化学剧本。Libretexts，2017年6月19日，网络。这里有。2017年8月10日。 2.“成键和反成键轨道”，化学剧本。Libretexts，2017年6月19日，网络。