ハイトラー-ロンドンの理論(読み)ハイトラーロンドンノリロン

化学辞典 第2版の解説

ハイトラー-ロンドンの理論
ハイトラーロンドンノリロン
Heitler-London's theory

W. HeitlerとF. London(ロンドン)によって,1927年に提出された水素分子の共有結合に関する理論.この理論によれば,水素原子A,Bの各1s軌道関数φAφB に,それぞれ電子1,2が属している状態Ⅰの波動関数ψは,

φA(1)φB(2)
で表されるが,この状態Iは原子間で二つの電子を交換した状態Ⅱ,すなわち,

ψφA(2)φB(1)
とは区別できないはずである.したがって,全体の波動関数Φは,これらの一次結合によって表されると考える.すなわち,

Φ± = (ψ± ψ)/
水素分子のエネルギーW

WQ±J
となる.ただし,φAφB は直交しているものとし,QJはそれぞれクーロン積分および交換積分である.J量子力学ではじめて現れた量で負の値をとる.Φ で表される状態では核間距離がある値のとき最小となり,安定な分子の形成を示す.このことより,結合の本質は電子の交換力にあるということができる.なお,パウリの(排他)原理によれば,軌道関数およびスピン関数も含めた電子系の全波動関数は,電子の交換によってその符号をかえなければならない(反対称).上記の波動関数 Φ± のうち,Φ は電子の交換によって符号をかえるが,Φ は符号をかえない.したがって,Φ および Φ と組み合わされるスピン波動関数は,それぞれ対称および反対称でなければならない.すなわち,安定な結合(Φ)をつくるとき,一対の電子のスピンは反平行でなければならないことが結論される.このように,ハイトラー-ロンドンの理論は,共有結合の本質をはじめて明らかにしたという点で,歴史的に重要であり,原子軌道関数法の発展の基礎となった.すなわち,この理論はJ.C. SlaterおよびL. Pauling(ポーリング)によって多原子分子に拡張され,方向原子価の問題をはじめとして,原子価の諸概念やそれらの機構の説明に重要な役割を果たした.[別用語参照]原子価結合法スレーター-ポーリング法

出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報

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