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meadow80: 金幣+5, ★★★★★最佳答案 2013-05-28 13:44:08

看到樓主深夜工作，感動。
1、圖中sigma-x和sigma-y是4個(gè)H原子所形成的2個(gè)成鍵分子軌道，均為雙占據(jù)的，但這2個(gè)軌道的伸展方向相差90度；
2、而sigma-x*和sigma-y*是4個(gè)H原子所形成的2個(gè)反鍵分子軌道，均無占據(jù)，這2個(gè)軌道間的伸展方向也相差90度；
3、按照分子軌道理論，sigma-x和sigma-y可以組合形成2個(gè)新的分子軌道sigme-1和sigma-2*，前者是成鍵性質(zhì)的軌道，雙電子占據(jù)，軌道的空間分布形狀是四面體形式，而不是三腳酒杯樣（這是你的第1個(gè)問題）；
4、sigme-2*也是雙電子占據(jù)的，相對于sigme-1是反鍵性質(zhì)，但對于其中的2組分別包含2個(gè)H原子的分子的局部而言卻是仍然是具有成鍵性質(zhì)的，對于穩(wěn)定H4分子仍是有意義的；sigma-2*只含有1個(gè)節(jié)面，而不是你說的4個(gè)節(jié)點(diǎn)（這是你的第2個(gè)問題的一半）；
5、還是依據(jù)分子軌道理論，sigma-x*和sigma-y*也可以組合形成2個(gè)新的分子軌道（無電子占據(jù)），在圖中仍然是用sigme-x*和sigma-y*這2個(gè)符號來表達(dá)的，為什么要這么做呢？因?yàn)闊o論sigma-x*和sigma-y*怎么組合，其結(jié)果都只能產(chǎn)生與組合之前的sigma-x*和sigma-y*完全相同的2個(gè)軌道，所以符號也就不必改變了。因此從本質(zhì)上來說，這2個(gè)軌道間的組合是沒有實(shí)質(zhì)意義的，也就是說實(shí)際上沒有組合——新產(chǎn)生的2個(gè)軌道與組合前的2個(gè)舊軌道完全相同，因而新軌道的能量與原來的一樣，所以圖中把它們畫在了同一水平線上了；
6、再仔細(xì)觀察、對比sigma-2*和sigma-x*(或sigma-y*)，你會發(fā)現(xiàn)它們之間也是沒有區(qū)別的，因而它們的能量是相同的（這是你的第2個(gè)問題的另一半）。如果你從圖中看不出來它們的一致性，建議你拿4個(gè)乒乓球做個(gè)模型看看，你就會清楚了。

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1、H4在空間形成四面體結(jié)構(gòu)，是指4個(gè)H原子的空間位置處于四面體的4個(gè)頂點(diǎn)（而四面體的中心是空的，啥也沒有），而不是說4個(gè)H原子的4個(gè)1s原子軌道怎么組合一下變成從某個(gè)中心展開伸展到四面體4個(gè)頂點(diǎn)的4個(gè)軌道。
2、2個(gè)軌道間的伸展方向相差90度就是你所說的2個(gè)獨(dú)立H2分子間形成“十”字的意思。
3、H4中sigma1既可視為是由4個(gè)H原子的4個(gè)1s軌道重疊形成的，也可看做是分別由2個(gè)獨(dú)立H2分子的成鍵分子軌道重疊形成的。在這里兩者的結(jié)果沒有差別。

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meadow80: 金幣+1, ★★★很有幫助 2013-05-29 19:09:36

1、原文的圖中，組合之前只存在4個(gè)分子軌道，sigma-x sigma-y sigma-x* sigma-y*，因此到H4中只可能組合出4個(gè)新的分子軌道，sigma-1 sigma-2* sigma-x* sigma-y*。
2、sigam-2*本身就是1個(gè)分子軌道，不存在你所說的其中含有幾個(gè)成鍵軌道、反鍵軌道的情況。（顯然你需要看書理解一下分子軌道理論）
3、你最后畫出的圖中的分子軌道的樣子都是對的，但你圖中的連線是錯(cuò)誤的。還是那句話，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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"拿4個(gè)乒乓球"

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meadow80: 金幣+1, ★★★很有幫助 2013-05-29 19:09:28

上面討論的H4分子和軌道,應(yīng)是一種很特殊的情形，比如在超低溫、超高壓的情況下，H只以純粹的原子形態(tài)存在，才會有H原子的堆積，才會有H4分子，象上面說的，軌道的空間分布形狀是四面體形式。這時(shí)已經(jīng)沒有了氫分子H2的存在了。

通常，無論是氣體、液體、固體，都是以氫分子H2存在的，H2之間則是由范德華力聯(lián)系在一起的。
因?yàn)榇藭r(shí)考慮的是H2的分子軌道之間的作用，而二個(gè)H2之間，平行式、垂直式、交叉式因?yàn)閷ΨQ性不符、軌道正交，不能形成范德華作用，只有頭頭相連才可以形成穩(wěn)定的范德華作用。這些情形，都可以用CCSD/aug-cc-pVTz精確作優(yōu)化計(jì)算，而且坐等立得。
這種頭頭相連在H2的晶體中，可以形成H2的分子晶體，6個(gè)H2由范德華力形成一個(gè)大環(huán)，這早已為實(shí)驗(yàn)精確測定了。

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10樓2013-05-29 10:30:40

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