主要区别 - 键合与反键合分子轨道

分子轨道理论解释了分子中原子之间的化学键。它指出两个原子轨道彼此重叠以形成键。这种重叠导致两个轨道混合，形成一个分子轨道。分子轨道有两种类型：键合分子轨道和反键合分子轨道。键合分子轨道由键电子组成。这些电子彼此配对形成共价键。反键分子轨道位于键之外，因为它们不参与键合。键合和反键合分子轨道之间的主要区别在于 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。

涵盖的关键领域

1. 什么是键合分子轨道 – 定义、结构、对化学键合的贡献 2. 什么是反键分子轨道 – 定义、结构、对化学键合的贡献 3. 键合和反键合分子轨道有什么区别 – 主要差异的比较

关键词：反键分子轨道、星号标记、原子轨道、键电子对、键合分子轨道、分子轨道理论

什么是键合分子轨道

键合分子轨道是一种参与化学键形成的分子轨道。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。为了像这样混合，两个原子轨道应该具有相当的能量和正确的对称性。

键合分子轨道的电子密度高于反键合轨道。这些键合分子轨道的能量小于混合在一起形成键合分子轨道的原子轨道的能量。这些键合分子轨道更稳定，因为较低的能级表明较高的稳定性。

此外，键合分子轨道有助于确定某个分子的分子几何形状。这些键合分子轨道的空间排列代表了分子的形状，因为键合电子对位于这些键合分子轨道中。

图 1：H 的分子轨道图₂

上图为He的分子轨道图₂ 分子。右侧和左侧显示了两个 H 原子的原子轨道。在中间，显示了键合和反键合轨道。这里，键合轨道为 σ_1s 因为它是H的1s轨道的键合轨道。“E”代表能量。因此，键合分子轨道的能级小于反键合分子轨道和原子轨道的能级。

什么是反键分子轨道

反键分子轨道是在两个原子核之间的区域之外包含电子的轨道。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小于成键分子轨道的电子密度，反键分子轨道表示键外的电子密度。

反键分子轨道具有比原子轨道和键合分子轨道更高的能量。这是因为这些轨道中的电子无助于减少两个原子核之间的排斥力。因此，在反键分子轨道中具有电子的化合物的稳定性较低。然而，在稳定的化合物中，反键分子轨道中没有或很少存在电子。反键分子轨道的空间排列并不决定分子的形状或几何形状。

图 2：He 的分子轨道能₂ 分子

根据上图，成键分子轨道中的电子密度等于反键分子轨道中的电子密度。因此，它是一种非常不稳定的分子。因此，他₂ 分子不存在。反键分子轨道以σ*给出。

键合和反键合分子轨道的区别

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之外包含电子的轨道。

电子密度

键合分子轨道： 键合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低。

活力

键合分子轨道： 键合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。

表示

键合分子轨道： 键合分子轨道不使用星号 (*) 表示。

反键分子轨道： 反键分子轨道用星号 (*) 表示。

分子几何

键合分子轨道： 分子的几何形状由键合分子轨道的空间排列表示。

反键分子轨道： 分子的几何形状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

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通过原子轨道的重叠或混合在两个原子之间形成化学键。原子轨道的这种混合形成称为分子轨道的新轨道。分子轨道可以被发现为键合分子轨道或反键合分子轨道。键合分子轨道和反键合分子轨道之间的主要区别在于，键合分子轨道代表分子的形状，而反键合分子轨道对分子形状的确定没有贡献。

参考：

1.“键合和反键合分子轨道——无限开放教科书。”无边。无限，2016 年 5 月 26 日。网络。在这里可用。 2017 年 8 月 10 日。2.“成键和反键轨道。”化学自由文本。 Libretexts，2017 年 6 月 19 日。网络。在这里可用。 2017 年 8 月 10 日。

图片提供：

1. CCoil 的“Dihydrogen-MO-Diagram”（谈话）——自己的作品（CC BY-SA 3.0）通过 Commons Wikimedia2。 Helvet 的“He2 反键轨道” – 通过 Commons Wikimedia 自己的作品（GFDL）