波函式的正負號和分子軌道形成有什麼關係

2021-05-19 19:31:25 字數 2278 閱讀 8368

1樓:南瓜蘋果

波函式的正負號是波函式的狀態,可以理解為自旋方向,不是正負電性。波函式本身就沒有明確的物理意義(如果定要說它的物理意義,那就是電子作為一種波在空間的振動幅度分佈,至於是什麼物理量在做振動無人知曉,不像質點的機械振動那樣,位移在不斷改變,時正時負)。

正負就更沒有物理意義了(最多 就是代表空間某處或某個範圍內波函式的值是正還是負,至於是什麼物理量的正負無人知道)。有意思的是沒有明確物理意義(至少現在還沒發現)的波函式卻可以相當完美地解釋電離、激發、化學反應等涉及電子能量變化的物理或化學過程。

儘管波函式本身沒有明確的物理意義,但波函式的絕對值的平方是有物理意義的,那就是波函式在空間某點的絕對值的平方正比於該處電子出現的概率密度。

擴充套件資料

原子軌道成鍵時形成分子軌道時,同號疊加波函式加強(無論正負,絕對值平方後都是正值,代表電子出現的概率密度增大,表示電子出現在核間區域機會較多,即成鍵),異號疊加波函式減弱或抵消(意味著核間區域電子雲密度降低,即不能成鍵)。

「波函式」ψ是複函式,在實空間裡沒有物理意義。但是,經過數學變換到實空間裡後可以表示成徑向分佈函式,和角度分佈函式。就是常常不太嚴格的所謂的「實波函式」。

這些實函式,像其他很多數學函式一樣,有正有負, 以+/-符號標註。(雖然復波函式沒有物理意義,但是在量子力學的計算中非常有用)

2樓:百度使用者

原子軌道就是波函式,正負符號是波函式的振幅,

振幅同為正或同為負的波函式疊加後振幅變大,這樣形成的分子軌道能量會降低,反之能量升高。而波函式的平方就是電子出現的概率,疊加後波函式變了,概率也就發生了變化。

幾個原子軌道可組合成幾個分子軌道,其中有一半分子軌道分別由波函式正負符號相同的兩個原子軌道疊加而成,兩核間電子的概率密度增大,其能量較原來的原子軌道能量低,有利於成鍵,稱為成鍵分子軌道(bonding molecular orbital),如σ、π軌道(軸對稱軌道);另一半分子軌道分別由波函式正負符號不同的兩個原子軌道疊加而成,兩核間電子的概率密度很小,其能量較原來的原子軌道能量高,不利於成鍵,稱為反鍵分子軌道(antibonding molecular orbital),如 σ*、π* 軌道(鏡面對稱軌道,反鍵軌道的符號上常加「*」以與成鍵軌道區別)。 若組合得到的分子軌道的能量跟組合前的原子軌道能量沒有明顯差別,所得的分子軌道叫做非鍵分子軌道。

3樓:匿名使用者

正負號就是波的相位,可簡單理解為在三維軸上或下。在此把正號命名為1,負號命名為2.理解請參照電子雲密度(為波函式平方)。

很明顯,原子相遇了,能量相近的,靠的近的軌道容易重疊,所以形成成鍵軌道。即1,1成鍵,2,2成鍵,形成2個成鍵軌道;而1,2或2,1是方向相反的,成為2個反鍵軌道(如果1,2能量相同就是非鍵軌道)。

不是說形成分子軌道必須要對稱性一致嗎?為什麼hf可以形成分子軌道?

4樓:匿名使用者

不學化學已經很久了,不知道這樣的解釋科不科學,僅供參考吧。

氟原子中1s和2s軌道能量很低,在與氫原子作用時,因與氫原子的1s軌道能量相差太多(作用可忽略),形成的分子軌道保持f原子中的1s,2s軌道原貌.三個2p軌道與氫原子的1s軌道能量相近(不同原子的最高佔據軌道能量相近,這個規律具有普遍性),滿足分子軌道三原則中的能量相近原則,但三個p軌道中只有2px才能滿足第二個原則(對稱性匹配),即與氫原子1s軌道(頭碰頭)重疊後,軌道能量發生變化(其中1s與2px波函式角度部分的正端重疊,原子核間電子雲密度增加,體系能量降低,這種重疊形成的分子軌道稱為成鍵軌道,1s與2px的負端重疊,電子雲密度降低,體系能量升高,這種重疊形成的分子軌道稱為反鍵軌道).而2py,2pz假定和1s重疊,那麼重疊的部分一半加強一半減弱,總體電子雲密度不變,能量不變,意味著沒有有效(實質性)作用,即不能形成分子軌道.

這樣2py和2pz在形成分子軌道時仍保留原有的能量狀態,這種僅由氟原子單方面提供的軌道,稱為非鍵軌道(f的1s,2s原子軌道所形成的分子軌道也是非鍵軌道).

形成的分子軌道按照對稱性可以分為兩類:一類的波函式的角度部分有對稱軸,稱為sigma軌道,另一類是中心反對稱(對稱中心兩側形狀相同,符號相反),稱為π軌道.

這樣hf分子軌道按能量升高排序就是1σ(來自於原氟原子的1s軌道),2σ(氟原子的2s軌道),3σ(氫原子的1s和氟原子的2px正端重疊,成鍵軌道),1π(1π軌道有兩個,二者能量相等.來自於氟原子的2py和2pz),4σ(氫原子的1s和氟原子的2px負端重疊,反鍵軌道).

π軌道不一定都是非鍵軌道.例如,兩個原子中能量相近的py軌道之間可以肩並肩重疊(正正重疊,負負重疊使原子核間電子雲密度升高,為成鍵軌道.正負、負正重疊原子核間電子雲密度減小,為反鍵軌道).

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