結合分子軌道と反結合分子軌道

この2種類の分子軌道の結合は、化学結合と分子軌道結合の違いによって説明することができる。結合分子軌道と反結合分子軌道の最も大きな違いは、親原子軌道に対するエネルギー準位の違いである。このエネルギーレベルの違いは、2つの分子軌道の間に別の違いをもたらす。

結合・反結合の分子軌道は、原子軌道の線形結合で形成される。結合分子軌道と反結合分子軌道の違いを理解するためには、以下のようなキーコンセプトが重要である。

アウフバウの原則 - 最もエネルギーの低い軌道が最初に満たされる。

パウリの非適合原理 - 1つの軌道を占める（スピンが反対の）電子の最大数は2個である。

ハインドの法則 - エネルギーが等しい分子軌道が複数あるとき、電子は1つずつ分子軌道を占め、2つの電子が同じ分子軌道を占め る。

結合分子軌道は何ですか？

結合分子軌道は、原子軌道を介した原子軌道のホモ結合によって形成される。結合した原子間の電子密度を高めることができる。原子軌道よりも低エネルギーである。電子はまず結合した分子軌道に充填され、親原子の電子よりも結合するエネルギーが少ないため、分子を安定化させる。

水素の分子軌道図

反結合分子軌道は何ですか？

反結合分子軌道は、原子軌道の異種結合により、2つの原子間の電子密度が減少して形成される。反結合分子軌道では、それを形成する原子軌道よりもエネルギーが高くなる。このため、反結合分子軌道に電子を充填すると、2つの原子の結合が切れてしまう。

h21sσ*反結合分子軌道

結合分子軌道と反結合分子軌道の違い

-エネルギー

エネルギー結合型分子軌道> エネルギー結合型分子軌道

-結合分子軌道は親原子軌道に比べて低エネルギーである。

-反結合分子軌道は親原子軌道より高いエネルギーを持つ。

一般に、電子はまず低いエネルギー準位に充填されるため、結合分子軌道を最初に充填し、次に反結合分子軌道を充填することになる。

-安定性

-結合分子軌道は、反結合分子軌道や親原子軌道よりも安定である。

-反結合分子軌道は、結合分子軌道や親原子軌道よりも安定性に欠ける。

-安定性の違いの主な理由はエネルギーレベルの違いであり、エネルギーが高いほど安定性は低く、低いほど安定性が高い。

-電子的に利用可能。

-結合した分子軌道に電子が見つかる確率が非常に高い。

-反結合分子軌道に電子を見つけることが最小となる。

-分子形状に寄与する。

-結合した分子軌道は分子の形状に直接影響を与える。

-反結合分子軌道は分子の形状に影響を与えない。

1. CCoilによる水素・モリブデンマップ (CC by-SA 3.0)
2. Wikicomm***を用いたH2 1sσ*反結合分子軌道の研究（パブリックドメイン）