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局在化分子軌道[きょくざいかぶんしきどう]
局在化分子軌道（きょくざいかぶんしきどう、）は、分子の限定された空間領域に集中した分子軌道である。例としては、結合あるいは孤立電子対がある。局在化分子軌道は、分子軌道計算と単純な結合理論を関連付けるために使用することができ、電子相関の局所的性質をうまく利用することによってポスト-ハートリー-フォック電子構造計算を迅速化することもできる。
標準的なab initio量子化学法では、一般的に分子全体に拡がり、分子の対称性を有する非局在化軌道が得られる。局在化軌道は次に非局在化軌道の線形結合として見出すことができ、これは適切なユニタリ変換で与えられる。
例として水分子を挙げると、ab initio計算では結合の特性は主に2つの分子軌道で示される。それぞれは2つのO-H結合間で等しく分布した電子密度を有している。一方のO-H結合に対応する局在化軌道はこれら2つの非局在化軌道の和であり、もう一方のO-H結合に対応する局在化軌道はこれらの差である。同様に分子軌道計算では、分子平面中のおおよそsp2混成軌道とこの平面に垂直である純粋なp軌道の2つの非結合性原子価殻軌道が示される。原子価結合法の正四面体型sp3混成軌道ならびに原子価殻電子対反発則（VSEPR則）の電子対は、これらの非結合性電子対の和および差と同等であると見なすことができる。
==局在化および非局在軌道描写の等価性==
それぞれの分子軌道が二重に占有されている閉殻分子では、局在化および非局在化軌道描写は実質的に等価であり同じ物理状態を表わす。再び水を例にとると、1つ目の結合に2個の電子を配置し、2つ目の結合にもう2個の電子を配置するのは両方の結合の上を自由に移動できる4個の電子を持つことと同じではないように見える。しかしながら、量子力学では全ての電子は同一であり、「同じ」あるいは「その他」と区別することができない。全波動関数はスレイター行列式（あるいはスレイター行列式の線形結合）といったパウリの排他原理を満たす形式を持たなければならず、2つの電子が交換される場合、こういった関数は二重に占有された軌道のいかなるユニタリ変換によっても不変であることが示される〔Levine I.N., “Quantum Chemistry” (4th ed., Prentice-Hall 1991) sec.15.8〕。
抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア（Wikipedia）』
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