結合性軌道と反結合性軌道

原子が結合する場合、同位相であれば結合性軌道、
逆位相であれば反結合性軌道ができますよね？
そこで質問なのですが、分子の中には同じ原子軌道から
できた結合性軌道と反結合性軌道のいずれにも
電子が存在するものがあります。ということは
同位相と逆位相が同時に成立しているということでしょうか。
同位相で重なる部分と逆位相で重なる部分があるということでしょうか。
また、geradeとungeradeは一体何に使う概念なのでしょうか。

No.3 ベストアンサー 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/06/02 17:10

複数の軌道が相互作用すると「もとになった軌道と同数の新しい軌道」ができます. 簡単には例えば sp2 混成を考えればいいんだけど, これはもともと s, px, py の 3個の軌道だったのが相互作用して (sp2 混成軌道という) 新しい 3個の軌道になったわけです. これと同じで, 「2個の 2s 軌道」が相互作用すれば 2個の新しい軌道ができます. この新しい軌道は, もとの 2個の波動関数 2s, 2s' により

σ2s = (2s + 2s')/√2, σ2s* = (2s - 2s')/√2
と表される波動関数を持ちます. そして, σ2s のエネルギー準位は 2s より低く, つまり結合的な波動関数を表し, σ2s* は 2s よりエネルギーの高い反結合的な波動関数になります.

この回答へのお礼

皆さんの回答を見るうちに解決できました。
つまりは、ある電子は同位相で重なり結合性軌道をとり、
ある電子は逆位相で重なり反結合性軌道をとるということですね。
電子あっての軌道なのに、軌道を先にひとまとまりに考えて
後から電子を入れるという間違ったイメージを持っていたようです。
単一の軌道を先に考えていたので結合性と反結合性のどちらの軌道にも
電子が入ることに矛盾を感じたわけです。
ありがとうございました。

お礼日時：2008/06/02 21:44

No.4 回答者： umaibocheese 回答日時： 2008/06/03 18:19

＞二つの原子軌道から二つの分子軌道が生まれるということでしょうか。

そういうことです。一般に原子軌道n個から分子軌道n個が出来ます。

例えば2つの軌道が相互作用する時、同位相で重なった結合性の軌道と、逆位相で重なった反結合性軌道が存在します。

No.2 回答者： storm50 回答日時： 2008/05/31 23:22

電子が結合性軌道に入りきらないとき反結合性軌道に入ることもあります。

この回答への補足

同じ系列の結合性軌道と反結合性軌道に同時に
電子が存在することは矛盾していませんか？

たとえば酸素分子の２ｓ軌道には「σ２ｓ（結合性）」と
「σ２ｓ＊（反結合性）」があって、そのどちらにも
電子がふたつずつ入っているようです。
結合性軌道は２つの原子軌道が同位相で重なることで
また、反結合性軌道は２つの原子軌道が逆位相で重なることで
できるならば、この酸素分子の状態は
「同位相で重なり、かつ　逆位相で重なる」という矛盾した
状態なのではないでしょうか。２ｓ軌道は球形ですから、
交わりの部分はひとつしかできず、結果的に「σ２ｓ」か
「σ２ｓ＊」のどちらか一方しか起こりえないように思えるのです。

補足日時：2008/06/01 02:36

No.1 回答者： umaibocheese 回答日時： 2008/05/31 20:43

＞分子の中には同じ原子軌道から

できた結合性軌道と反結合性軌道のいずれにも
電子が存在するものがあります。ということは
同位相と逆位相が同時に成立しているということでしょうか。

原子軌道同士が同位相で結合したものと、逆位相で結合したものが存在しており、それらは異なったエネルギーを持っています。そして、そこに電子が入っています。

geradeは軌道の位相が原点対象、ungeradeは原点対象ではない時に使います。

この回答への補足

＞原子軌道同士が同位相で結合したものと、逆位相で結合したものが存在しており、それらは異なったエネルギーを持っています。そして、そこに電子が入っています。

二つの原子軌道から二つの分子軌道が生まれるということでしょうか。
４つ（３つでも可）の原子軌道から二つの分子軌道なら納得行くのですが。

＜４つ＞

　　○　○　○　○
　　　　　↓結合
　　○○　　　○○
同位相↑　　　↑逆位相
　　　　　　　　　　　　
原子軌道同士が同位相で結合したものと、
逆位相で結合したものが（同時に）存在できる

＜二つ＞

　　　○　○
　　　　↓結合
　　　 ○○
　　　　↑この重なりはどっち？

補足日時：2008/06/01 02:46