分子轨道中sigma、pi、delta键的物理含义!

文摘   2024-10-17 12:50   福建  

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:



  • 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。

若有理解或者表述错误,欢迎留言! 感谢读者大佬们的支持!

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