前沿轨道理论是一种通过分析分子中能量最高的电子轨道(HOMO)和能量最低的空轨道(LUMO),预测化学反应如何发生的理论。HOMO如同分子外围的“电子捐赠前哨站”,能量越高越易失电子;LUMO则是“电子接收缺口”,能量越低越易夺电子。
当两个分子相遇时,若“捐赠方”的HOMO能量接近目标的LUMO(能差<6 eV),且满足对称性匹配,即HOMO和LUMO能够发生同方向的有效重叠,电子便能从HOMO向LUMO跃迁,触发化学反应。
该理论将混沌的化学世界转化为可预测的“电子博弈”,掌握HOMO与LUMO这对“攻防”理论,便掌握了解码化学反应的核心密钥——从药物设计到材料合成,轨道理论让人类从电子视角深入理解化学世界的“规则”。(文/季定纬 图/陈思)