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分子轨道法

书籍:方法大辞典

出处:按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第153页(733字)

一个分子体系,采用玻恩-奥本海默近似后,描述其电子运动状态的波函数应是n个电子坐标的函数。

除了只有一个电子的外,其薛定谔方称仍然无法精确求解,只能用近似方法。分子轨道法也称为分子轨道理论,是目前广为流行的一种研究分子结构的近似方法。

分子轨道法在玻恩——奥本海默近似的基础上,进一步采用单电子近似,即假定分子中每个电子都运动在所有核及其余n-1个电子所形成的势场中,每个电子都可用一个单电子波函数(x,y,z)来描述其状态。这种描述分子中单个电子运动状态的波函数称为分子轨道。分子轨道满足下列单电子薛定方程

式中V是势能,它只是所考虑电子的坐标的函数,但其函数形式与其余n-1个电子的状态有关。E是能量,称为该分子轨道的能量。

解上述薛定谔方程,可得数个分子轨道Ψi,每个分子轨道具有一个确定能量Ei。来自原子中的电子不再属于各个原子,而是全部“归公”属于整个分子,排布在这些分子轨道中。电子在这些轨道中的排布要符合保里原理,即每个分子轨道中最多只能排布二个电子,而且自旋相反。在基态,电子首先排布在能量最低的分子轨道中,对于能量相同的分子轨道,电子将尽可能占据不同的分子轨道且自旋平行。

解单电子薛定谔方程要用变分法。通常将分子轨道(即变分函数)写成组成分子的原子轨道的线性组合。

式中Φi是原子轨道,Ci为变分参数。

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