molecular orbital

molecular orbitalは、量子化学や物理化学において、分子内の電子がどのような空間分布を持っているかを記述するための概念です。単一の原子に属するatomic orbital（原子軌道）とは異なり、分子全体に広がっていることが最大の特徴です。これにより、原子同士がどのように結合し、化学的な安定性を得るのかを理論的に説明することが可能になります。

結合性と反結合性の区別

分子軌道は、そのエネルギーレベルによって大きく二つの種類に分けられます。

結合性分子軌道：原子軌道が同位相で重なり合い、エネルギーが低下して安定した状態になる軌道です。電子がこの軌道に入ると、原子同士を結びつける力が働き、化学結合が形成されます。
反結合性分子軌道：原子軌道が逆位相で重なり合い、エネルギーが高くなる軌道です。ここに電子が入ると、原子同士を反発させる力が働き、結合を弱める方向に作用します。

ＬＭＯ法と計算化学での役割

実用的には、線形結合分子軌道法（ＬＭＯ法）を用いて、個々の原子軌道を数学的に足し合わせることで分子軌道を近似的に求めます。この手法は、現代の計算化学において不可欠なものであり、分子の形状や反応性、分光学的特性を予測するための基礎となります。例えば、酸素分子がなぜ常磁性を持つのかといった現象は、この分子軌道論を用いることで明確に説明できます。