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  • 1 # 九維空間

    這幾個概念不在一個層次上。波函式是最基本的量子力學概念,原子軌道是直接用量子力學計算原子中電子分佈的結果。分子軌道、價鍵理論、雜化軌道、VSEPR模型這四個是量子力學應用在計算分子結構上建立的理論模型。如果拿來比較,只能比較這後四種,因為它們都屬於量子化學的理論。但波函式和原子軌道是物理學概念,是另外四個概念的基礎,而且波函式更是基礎中的基礎,不能拿來和它們比較。

    下面由淺入深比較一下VSEPR模型、價鍵理論、雜化軌道、分子軌道這四種理論模型。

    VSEPR模型全稱是價層電子對互斥模型,是一種利用量子力學的結論定性分析的方法。首先以原子軌道為基礎,再求出價電子之間的排斥力取最小值的分佈,推匯出分子結構。該方法以定性為主,計算量比較小,精確性最低。

    價鍵理論是進一步用到量子力學做精確計算分子結構,也是以原子軌道為基礎,只把價電子當成兩個原子共有的電子,直接解它們的定態薛定諤方程。這是量子化學的第一代計算方法。

    雜化軌道理論是價鍵理論的升級和補充,即當價電子比較多的情況時,並且能量比較接近時,價鍵理論的精確性就不夠了,需要把形成分子時原來的原子軌道之間的交叉融合考慮進去。這是量子化學的第1.5代計算方法。

    分子軌道理論是最精確的用量子力學求解分子結構的方法。它不再以原子軌道為基礎,而是深入到和原子軌道一樣的“從頭計算”,即把所有電子,不管是價電子還是內層電子,都當成是分子裡面所有原子核共有的,而不再侷限於某個原子。儘管它的產生歷史不比價鍵理論晚,但是因為模型過於複雜,只能做較大的近似,所以一度和價鍵理論及雜化軌道理論相競爭。直到出現了計算機,分子軌道理論勝出,成為量子化學的第二代計算方法。

    簡單來說就是精確性:分子軌道>雜化軌道>價鍵理論> VSEPR模型。簡潔易用性: VSEPR模型>價鍵理論>雜化軌道>分子軌道。

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