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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 量子化学 » 其他 » 关于H4分子轨道问题
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匿名

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1楼 2013-05-28 01:56:54
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quantumor

金虫 (著名写手)

快乐兔子

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
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meadow80: 金币+5, ★★★★★最佳答案 2013-05-28 13:44:08
看到楼主深夜工作，感动。
1、图中sigma-x和sigma-y是4个H原子所形成的2个成键分子轨道，均为双占据的，但这2个轨道的伸展方向相差90度；
2、而sigma-x*和sigma-y*是4个H原子所形成的2个反键分子轨道，均无占据，这2个轨道间的伸展方向也相差90度；
3、按照分子轨道理论，sigma-x和sigma-y可以组合形成2个新的分子轨道sigme-1和sigma-2*，前者是成键性质的轨道，双电子占据，轨道的空间分布形状是四面体形式，而不是三脚酒杯样（这是你的第1个问题）；
4、sigme-2*也是双电子占据的，相对于sigme-1是反键性质，但对于其中的2组分别包含2个H原子的分子的局部而言却是仍然是具有成键性质的，对于稳定H4分子仍是有意义的；sigma-2*只含有1个节面，而不是你说的4个节点（这是你的第2个问题的一半）；
5、还是依据分子轨道理论，sigma-x*和sigma-y*也可以组合形成2个新的分子轨道（无电子占据），在图中仍然是用sigme-x*和sigma-y*这2个符号来表达的，为什么要这么做呢？因为无论sigma-x*和sigma-y*怎么组合，其结果都只能产生与组合之前的sigma-x*和sigma-y*完全相同的2个轨道，所以符号也就不必改变了。因此从本质上来说，这2个轨道间的组合是没有实质意义的，也就是说实际上没有组合——新产生的2个轨道与组合前的2个旧轨道完全相同，因而新轨道的能量与原来的一样，所以图中把它们画在了同一水平线上了；
6、再仔细观察、对比sigma-2*和sigma-x*(或sigma-y*)，你会发现它们之间也是没有区别的，因而它们的能量是相同的（这是你的第2个问题的另一半）。如果你从图中看不出来它们的一致性，建议你拿4个乒乓球做个模型看看，你就会清楚了。
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meadow80
愿好运与快乐伴随你！
2楼2013-05-28 08:17:43
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匿名

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3楼2013-05-28 13:56:42
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匿名

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4楼2013-05-28 14:15:44
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quantumor

金虫 (著名写手)

快乐兔子

【答案】应助回帖

★ ★ ★
meadow80: 金币+3, ★★★很有帮助 2013-05-28 22:48:48
1、H4在空间形成四面体结构，是指4个H原子的空间位置处于四面体的4个顶点（而四面体的中心是空的，啥也没有），而不是说4个H原子的4个1s原子轨道怎么组合一下变成从某个中心展开伸展到四面体4个顶点的4个轨道。
2、2个轨道间的伸展方向相差90度就是你所说的2个独立H2分子间形成“十”字的意思。
3、H4中sigma1既可视为是由4个H原子的4个1s轨道重叠形成的，也可看做是分别由2个独立H2分子的成键分子轨道重叠形成的。在这里两者的结果没有差别。
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5楼2013-05-28 16:56:41
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匿名

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6楼2013-05-28 22:45:53
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7楼2013-05-28 22:48:27
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quantumor

金虫 (著名写手)

快乐兔子

【答案】应助回帖

★
meadow80: 金币+1, ★★★很有帮助 2013-05-29 19:09:36
1、原文的图中，组合之前只存在4个分子轨道，sigma-x sigma-y sigma-x* sigma-y*，因此到H4中只可能组合出4个新的分子轨道，sigma-1 sigma-2* sigma-x* sigma-y*。
2、sigam-2*本身就是1个分子轨道，不存在你所说的其中含有几个成键轨道、反键轨道的情况。（显然你需要看书理解一下分子轨道理论）
3、你最后画出的图中的分子轨道的样子都是对的，但你图中的连线是错误的。还是那句话，拿分乒乓球，你就能看出sigma-2* sigma-x* sigma-y*的完全等同性。
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8楼2013-05-29 07:24:57
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quantumor

金虫 (著名写手)

快乐兔子
"拿4个乒乓球"
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9楼2013-05-29 07:25:43
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zhou2009

版主 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
meadow80: 金币+1, ★★★很有帮助 2013-05-29 19:09:28
上面讨论的H4分子和轨道,应是一种很特殊的情形，比如在超低温、超高压的情况下，H只以纯粹的原子形态存在，才会有H原子的堆积，才会有H4分子，象上面说的，轨道的空间分布形状是四面体形式。这时已经没有了氢分子H2的存在了。

通常，无论是气体、液体、固体，都是以氢分子H2存在的，H2之间则是由范德华力联系在一起的。
因为此时考虑的是H2的分子轨道之间的作用，而二个H2之间，平行式、垂直式、交叉式因为对称性不符、轨道正交，不能形成范德华作用，只有头头相连才可以形成稳定的范德华作用。这些情形，都可以用CCSD/aug-cc-pVTz精确作优化计算，而且坐等立得。
这种头头相连在H2的晶体中，可以形成H2的分子晶体，6个H2由范德华力形成一个大环，这早已为实验精确测定了。
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10楼2013-05-29 10:30:40
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