書記が物理やるだけ#275 2原子分子の解法（分子軌道ダイアグラム）
2原子分子の分子軌道を示す方法について。
問題
説明
分子軌道ダイアグラムは，MOエネルギー準位の概略図として有用である。
解答
まず一般論としてN原子分子について示しておく。
実際の解法として2原子分子を考えてみる。
それぞれの水素原子は1つの電子に対する1つの1s原子軌道を有しているため，これら2つの原子軌道の重なり合いによって結合が形成され，水素分子となる。ここで，2つの電子は共に結合性軌道に入ることで，安定な共有結合を形成する。
一方で二ヘリウム分子を考えると，結合性軌道に2つ，反結合性軌道に2つずつ電子が入るため安定性が打ち消されるため，原則として分子としては存在しない。
窒素分子と酸素分子を比べると，ちょうどここを境に3σと1πのエネルギー準位が逆転している。
なお酸素分子は，スピンが同じ方向を向いている三重項酸素と，HOMO電子が1つの軌道に逆向きのスピンで対となっている一重項酸素とに分けられる。中でも一重項酸素は活性酸素の一種であり，生体内でラジカル反応を誘発する。
異核2原子の例としてフッ化水素を挙げておく。
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