改訂新版 世界大百科事典 の解説
ハイトラー=ロンドンの理論 (ハイトラーロンドンのりろん)
Heitler-London's theory
水素分子における化学結合の量子力学的な説明として,W.ハイトラーとF.ロンドンが1927年に提出した理論。この理論によって初めて水素分子の化学結合の本質が明らかにされた。これが,多原子分子についての原子価結合法と呼ばれる量子化学的方法の基礎となっている。水素分子の2個の水素原子にa,bと符号をつけ,それぞれの1s軌道をφa,φbと表し,さらに2個の電子に1,2と符号をつけて区別するとき,水素分子の波動関数がφa(1)・φb(2)とφa(2)・φb(1)の二つの波動関数の1次結合
Ψ±=N{φa(1)・φb(2)
±φa(2)・φb(1)}
で表されると考える。ここでNは規格化定数である。このような近似的な波動関数を採用すると,原子間の結合力はほぼQ±Jとなる。ただし,原子間の相互作用を与えるポテンシャル関数をVとするとき,
であり,前者がクーロン積分,後者が交換積分である。Jは負で,その絶対値がQより大きい。したがってΨ+のほうが水素分子の基底状態に相当し,結合力の大きさが交換積分Jで支配されることになる。これは古典的な理論にはない結合力である。波動関係がΨ+のように表現されることは,二つの原子a,bの間で電子の交換が行われていることを意味するが,そのような効果交換力によって原子間の化学結合が生じていることが,この理論によって初めて明らかにされた。
執筆者:黒田 晴雄
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報