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分子轨道理论的概述

2022.5.13

分子轨道理论(Molecular Orbital,简称MO)最初是由Mulliken和Hund提出,经过Huckel(简单分子轨道理论,简称HMO),Roothaan(自洽场分子轨道理论),福井谦一(前线分子轨道理论,简称FMO),Woodward和Hoffmann(分子轨道对称守恒原理)等众多科学家的不断探索,形成了一套成熟的理论,与价键理论(VB)和配位场理论(LF)一样解决分子结构问题。

分子轨道理论经过半个世纪的迅猛发展,已经成为当代化学键理论的主流。如今多用于共轭分子的性质的研究,量子化学的研究,分子的化学活性和分子间的相互作用的研究,基元化学反应的研究,指导某些复杂有机化合物的合成。

分子轨道理论的产生

1926-1932年,在讨论分子(特别是双原子分子)光谱是,Mulliken和Hund分别对分子中的电子状态进行分类,得出选择分子中电子量子数的规律,提出了分子轨道理论。他们还提出能级相关图和成键、反键轨道等重要概念。

1931-1933年,Huckel提出了一种简单分子轨道理论(HMO),用以讨论共轭分子的性质,相当成功,是分子轨道理论的重大进展。

1951年,Roothaan在Hartree-Fock 方程 的基础上,把分子轨道写成原子轨道的线性组合,得到Roothaan方程。1950年,Boys用Gauss函数研究原子轨道,解决了多中心积分的问题,从Hartree-Fock-Roothaan方程出发,应用Gauss函数,是今天广为应用的自洽场分子轨道理论的基础,在量子化学的研究中占有重要地位。

1952年,福井谦一提出了前线轨道理论,用以讨论分子的化学活性和分子间的相互作用等,可以解释许多实验结果。

1965年,Woodward和Hoffmann提出了分子轨道对称守恒原理 [7]  ,发展成为讨论基元化学反应可能性的重要规则,已成功的用于指导某些复杂有机化合物的合成。


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