분자오비탈법

요약 분자를 양자화학적 방법으로 다룰 때 파동함수의 근사적 표현법으로 원자궤도법에 대응한다. 전자의 움직임을 묘사하기위한 것으로 전자의 밀도를 계산할 수 있다.

원자궤도법(원자가결합법이라고도 한다)에 대응하는 말이다. 분자궤도 함수법 또는 MO법이라고도 한다. 예를 들면, 수소 분자 결합에 있어서 엄밀하게 수소분자의 파동함수를 구할 수 없다. 원자궤도법에 의하면 2개의 수소 원자가 떨어져 존재하기 때문에 원자궤도를 가진 경우를 출발점으로 한다. 분자궤도법에 의하면 수소 원자는 이미 분자로서의 평형 간격(0.74호)으로 존재하는데, 어느 전자가 양쪽 핵과 어떤 관계가 있다고 보고, 그 상태를 나타내는 분자궤도함수를 추구하려고 하는 것이다.

분자궤도함수는 전자의 움직임을 묘사한다. 슈뢰딩거 방정식의 해인 분자궤도함수들은 그 에너지 값에 따라 일정하게 배열할 수 있다. 많은 분자궤도함수 중 가장 낮은 에너지를 갖는 오비탈이 먼저 전자로 채워진다. 일반적으로 하나의 분자궤도함수에는 최대한 2개의 전자가 존재 할 수 있으며 이때 하나의 전자는 윗방향의 스핀을 갖으며 다른 하나의 전자는 아랫 방향의 스핀을 갖는다. 만약 전자의 수가 짝수라면 위의 전자가 있는 모든 궤도함수들은 각각 2개의 전자를 갖고 있는 닫혀진 모습을 갖는다. 그러나, 전자의 수가 홀수라면 최소한 하나의 오비탈에는 단 하나의 전자만이 존재한다. 분자궤도함수를 계산하기 위해서는 반드시 분자궤도함수를 수학적인 형태로 바꾸어야만 한다. 이를 위한 일반적인 방법은 분자궤도함수를 분자 내에 존재하는 원자들의 원자궤도함수들의 1차조합으로 확장하는 방법이다.

원자궤도함수의 선의 결합으로 분자궤도함수를 나타내는 방식을 원자궤도함수의 선결합법(LCAO법)이라고 한다. 이밖에 병합원자 방법이 있는데, 이것은 2개의 원자핵 A,B가 합체한 가상적인 원자를 생각하고 이것을 출발점으로 하고 있다. 분자궤도법은 원자궤도법보다 뒤늦게 나온 방법이지만 많은 다양한 이점이 있어서 오늘날에는 분자 구조 및 에너지 결합의 성격 등 여러 양자화학적 계산을 할때 주로 이 방법을 채택하고 있다.