分子轨道理论中键的类型
在分子轨道理论中,两个轨道之间可以根据形状位置命名不同的键 ,如下图:
沿着连接轨道连线的主轴 “头对头” hopping为键,有一个交叠区域 沿着连接轨道连线的主轴 “肩并肩” hopping为键, 有两个交叠区域 沿着连接轨道连线的主轴 “面对面” hopping为键, 有四个交叠区域
一般在Slater Koster 参数中,上面的键被称之为。考虑spd之间的hopping,共有10个不同类型的键:
以前在化学相关的书籍里只看到了这些。但是当时觉得只这么说未免太草率了,肯定有更深层的物理含义在里面。
物理含义
球谐函数
为了照顾对波函数叠加认识不熟悉的读者,在这里列出球谐函数的叠加规则:
量子化轴,轨道量子数和磁量子数
如果我们仔细看这些分子轨道的性质,会发现一些规律,以分子轨道的连线方向为量子化轴z
检查一下他们的原子轨道的轨道量子数
和磁量子数
。 虽然我们给出了笛卡尔坐标系方向,但是要以量子化轴为z方向做变换,变换后,xyz如下(红色标记xyz):
那么,在这个坐标系下,波函数的轨道量子数
和磁量子数
可以通过对照上面的表得到。以上图的分子轨道为例:
s 轨道:
轨道
p_x 轨道:
轨道
左边 轨道:
右边 轨道
结论
键的命名规则是以原子轨道中磁量子数
的特点命名的:
: 键
: 键
: 键
反推
有了这个规律,我们也可以反过来绘制对应的其他轨道形状。