如何画分子轨道图：五步画法

为什么分子轨道图靠方法而不是天赋

分子轨道图看起来吓人——希腊字母、能量阶梯、满纸箭头——但每一张都由同样的五个步骤构成。考试对它的评判是二元的：电子要么在正确的能级上，要么不在。系统学一遍，H2、O2 以及中间的所有双原子分子都能自己画出来。

本指南完整走一遍五个步骤，再应用到两个经典示例上。

开始前的准备

• 分子的价电子数（H 贡献 1，C 贡献 4，N 贡献 5，O 贡献 6）
• 键级公式：（成键电子数 − 反键电子数）/ 2
• 一支铅笔——电子会在步骤间移动，所以能级先画轻一点

第 1 步：数出价电子

把两个原子的价电子加起来。H₂ 是 2；N₂ 是 10；O₂ 是 12；F₂ 是 14；He₂ 是 4。把总数写在最上方——之后画的每一个箭头都必须恰好凑到这个数。

第 2 步：画原子轨道阶梯

在左右两侧把每个原子的价原子轨道画成短横线——第二周期双原子即每侧一条 2s 线和一组 2p（三条线，通常画作一个能级）。两侧完全相同、高度一致。

第 3 步：在中间写分子轨道

在两条阶梯之间，为每对原子轨道画一条成键能级和一条反键能级，反键的带星号（*）。顺序很关键：O₂ 和 F₂ 的 σ2p 在 π2p 之下；而 B₂ 到 N₂ 顺序翻转，π2p 在 σ2p 之下。这个翻转是 MO 图里考得最细的一个点。

第 4 步：从下往上填充能级

把电子画成小箭头，从最低能级填起（构造原理）。简并能级先各放一个电子再配对（洪特规则），配对画成一上一下两个箭头（泡利原理）。在 O₂ 里，两条 π*2p 能级最终各有一个单箭头——这两个不成对电子就是"氧为什么顺磁"的答案。

对照下面两张完成图检查你的结果：

第 5 步：计算键级并判断磁性

数出成键电子、反键电子，套公式。H₂：(2−0)/2 = 1。O₂：(8−4)/2 = 2。键级为零——He₂ 的 (2−2)/2 = 0——意味着分子不存在。有任何不成对电子就是顺磁；全配对就是抗磁。

常见错误

1. N2 的能级顺序写错——B2、C2、N2 的 π2p 在 σ2p 之下；从 O2 起才翻转回来。
2. 电子数漂移——收尾前把箭头总数与第 1 步的总数重新核对。
3. 简并能级过早配对——单电子先分散到两条 π 能级。
4. 算键级时漏掉反键电子——公式需要两个数。
5. 混淆 σ 和 σ*——带星的是反键能级，位置更高，从键里扣分。
6. 画完图就停——考题通常要键级或磁性，不只是图。

速查表

可打印清单

交作业之前，逐项核对：

• 总价电子已数出并写在最上方
• 两侧原子轨道阶梯完全相同
• 每对原子轨道都有成键和反键两条能级
• 能级顺序与分子相符（O2 之前 π2p 与 σ2p 翻转）
• 电子从低到高填充、单电子先分散、配对自旋相反
• 箭头总数与第 1 步一致
• 键级已用公式算出并写明
• 磁性已由不成对电子推出

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参考资料

• OpenStax Chemistry 2e, 8.4 Molecular Orbital Theory
• LibreTexts Chemistry