为什么两个氢原子的单电子自旋方向 氢原子的1s轨道2113在形成5261氢分子时组合成σ4102成键轨道和σ1653*反键轨道.如果氢分版子的2个电子自权旋平行,根据泡利不相容原理,它们不能占据同一轨道.这样即使使它们的能量最低,也只有一个电子填充在σ成键轨道,另一个电子填充在σ*反键轨道.成键反键作用抵消,2个1s原子轨道不能有效的形成共价键.而当2个电子自旋方向相反时,它们能都占据氢分子的σ成键轨道而不违背泡利不相容原理.σ成键轨道能量低于1s原子轨道.氢分子中2个电子能量均小于氢原子.因此,基态氢分子的能量小于两个基态氢原子的能量之和.
如何理解玻色子,如光子、粒子、氢原子等,它们具有整数自旋(0,1,……) 自旋不能理解为经典的机械旋转,否则无法理解一个粒子的自旋在任何方向的分量都一样.另外如果把粒子看做自转的小球,球边缘的线速度会明显超过光速.之所以叫一个粒子的“自旋”是因为自旋的发现是与原子束在磁场中的分.
为什么只有两个氢原子的单电子自旋方向相反时,两个1s轨道才会有效重叠,形成共价键? 氢原子的1s轨道在形成氢分子时组合成σ成键轨道和σ*反键轨道.如果氢分子的2个电子自旋平行,根据泡利不相容原理,它们不能占据同一轨道.这样即使使它们的能量最低,也只有一个电子填充在σ成键轨道,另一个电子填充在σ*反键轨道.成键反键作用抵消,2个1s原子轨道不能有效的形成共价键.而当2个电子自旋方向相反时,它们能都占据氢分子的σ成键轨道而不违背泡利不相容原理.σ成键轨道能量低于1s原子轨道.氢分子中2个电子能量均小于氢原子.因此,基态氢分子的能量小于两个基态氢原子的能量之和.