视频字幕
分子轨道是描述分子中电子运动状态和空间分布的区域，类似于原子中的原子轨道。分子轨道是分子中电子存在的概率分布区域，它描述了电子在整个分子中的行为，而不是局限于某个特定的原子。当原子形成分子时，原子轨道会相互作用并重新组合，形成新的分子轨道，这些分子轨道覆盖整个分子而不仅仅是单个原子。
分子轨道是由构成分子的原子轨道通过线性组合形成的。当两个或多个原子靠近并形成化学键时，它们的原子轨道会相互作用并重新组合，形成新的分子轨道。这种组合可以产生两种主要类型的分子轨道：成键轨道和反键轨道。成键轨道的能量比原来的原子轨道低，电子倾向于聚集在两个原子核之间，增强原子间的吸引力，形成稳定的化学键。而反键轨道的能量比原来的原子轨道高，电子倾向于远离两个原子核之间，削弱原子间的吸引力，不利于形成化学键。
分子轨道主要有三种类型。第一种是成键轨道，它的能量比原来的原子轨道低，电子倾向于聚集在两个原子核之间，从而增强原子间的吸引力，形成稳定的化学键。第二种是反键轨道，它的能量比原来的原子轨道高，电子倾向于远离两个原子核之间，从而削弱原子间的吸引力，不利于形成化学键。第三种是非键轨道，有些原子轨道在形成分子时几乎不参与组合，形成的分子轨道能量与原来的原子轨道能量相近，对化学键的形成影响不大。
电子会按照一定的原则填充分子轨道。首先是能量最低原理，电子优先填充能量较低的轨道。其次是泡利不相容原理，每个轨道最多容纳两个自旋相反的电子。第三是洪特规则，对于能量相同的轨道，电子优先单独占据并保持自旋平行。通过分子轨道的电子填充情况，我们可以计算分子的键级，即成键电子数减去反键电子数再除以2。键级越高，化学键越稳定，键长越短。例如，氢分子H₂有2个电子，键级为1；氧分子O₂有16个电子，键级为2；氮分子N₂有14个电子，键级为3。
分子轨道理论有许多重要的应用。首先，它可以解释化学键的本质和强度，帮助我们理解为什么有些分子具有单键、双键或三键，以及这些键的强度差异。其次，它可以预测分子的稳定性和反应性，例如，满足八电子规则的分子通常更稳定。第三，分子轨道理论可以解释分子的磁性，如氧分子的顺磁性。第四，它可以解释分子的光谱特性和颜色，当电子在不同能级的分子轨道之间跃迁时，会吸收或释放特定波长的光。最后，分子轨道理论在新材料和药物设计中也有重要应用。总之，分子轨道理论是理解分子结构和性质的强大工具，在化学、物理、材料科学和生物学等领域有广泛应用。