ハイトラー‐ロンドンの理論（読み）はいとらーろんどんのりろん（英語表記）Heitler-London's theory

日本大百科全書(ニッポニカ)

ハイトラー‐ロンドンの理論
はいとらーろんどんのりろん
Heitler-London's theory

水素分子の共有結合生成について、1927年、理論物理学者のW・H・ハイトラーとF・ロンドンが、量子力学的な取扱いをして説明した理論。この理論によって初めて共有結合生成の機構が理論的に明らかにされ、その後の各種多原子分子についての原子価理論の発展の基礎となった。

　水素分子の二つの水素原子をH_A、H_Bとし、それぞれの1s軌道をχ_A、χ_B、さらに2個の電子にそれぞれ1、2と番号づけをする。このときH_A、H_B水素原子にそれぞれ電子1、2が所属するときの状態Ⅰをχ_A(1)・χ_B(2)と表し、二つの水素原子それぞれに、2、1が所属するときの状態Ⅱをχ_A(2)・χ_B(1)で表す。このようにしたとき、電子1、2が二つの水素原子H_A、H_Bに共有されているという状態を、ⅠとⅡが重なったものとして、Ψ＝N｛χ_A(1)・χ_B(2)±χ_A(2)・χ_B(1)｝（Nは規格化定数）で表されると考える。このような波動関数Ψを用い、二つの水素原子H_A、H_Bが結合していないときを基準にして計算すると、水素分子のエネルギーWは、W＝Q＋Jで表される。Qはクーロン積分といわれるもので、二つの原子核と二つの電子からなる系のクーロン力による静電エネルギーである。Jは交換積分とよばれるもので、二つの電子の交換によって生ずる安定化エネルギーである。このときJの値は負で、絶対値がQより大きく、共有結合を支配する要素になっているが、これは古典的な理論にはない結合力であるといえる。このような電子の交換によって原子間の共有結合が初めて説明されたことは、この理論を出発点としてその後の量子化学的原子価理論が発展したことからいって、きわめて意義のあるものといえる。

［中原勝儼］

『日本化学会・小島穎男・東健一編『化学の原典1　化学結合論1――原子価結合法』（1975・学会出版センター）』▽『ジャック・バレット著、吉沢一成訳『化学結合の基礎』（2004・化学同人）』

[参照項目] | 化学結合

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

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

水素分子の結合エネルギーを説明するために，1927年 W.ハイトラーと F.ロンドンが考案した計算法。水素分子中の2個の電子は，互いにその位置を交換すると考える。このために2つの電子のスピンが逆向きのときは，孤立原子に比べてエネルギーが低くなり，水素分子の結合エネルギーが得られる。すなわち2個の水素原子が原子として存在するよりも化学結合して1個の水素分子として存在するほうが安定な理由は，主として原子核付近の2個の電子が互いに位置を交換することによって生じる安定化エネルギー (交換エネルギー) によるとしている。この理論は水素分子に限らず他の共有結合にも広く適用される。これは化学結合を量子力学的に取扱った最初の理論で，いろいろな分子の結合力に対して分子軌道法とともによく用いられる。磁性体における交換相互作用は，この理論が基礎になっている。 (→原子価結合法 )

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