分子軌域能階圖（MO圖）產生器
輸入分子名稱，例如O₂、N₂、CO、HF，就能得到它的分子軌域能階圖：兩側是原子軌域，中間是依該分子實際順序排列的σ、π分子軌域，電子依遞建原理與洪德定則填入，鍵級也一併寫好。也可以直接免費查看下方O₂的標註版和空白版。
或從範例開始
帶標註的O₂分子軌域能階圖（解答版）
兩個氧原子的2s、2p軌域，依序排列的所有σ、π分子軌域，12個價電子，鍵級為2，以及讓O₂具順磁性的兩個未成對π*電子，全部標出。可以當解答頁列印，也可以當複習講義發給學生。
空白分子軌域能階圖（填圖學習單）
同一張O₂能階圖，電子箭頭保留，每個標註都換成空白答題線。學生寫出各軌域名稱，再求出鍵級、判斷磁性。
什麼是分子軌域能階圖？
分子軌域（MO）能階圖是分子的能階示意圖：兩側列出各原子的原子軌域，中間是它們組合成的分子軌域——鍵結軌域（σ、π）在下，反鍵結軌域（σ*、π*）在上——電子從最低能階往上填。數一數電子就能算出鍵級＝（鍵結電子數−反鍵結電子數）/2，有未成對電子則表示分子具有順磁性。
重點
- σ2p與π2p的順序在N₂和O₂之間互換。從Li₂到N₂，2s與2p能量接近而發生s-p混合，把σ2p推到兩個π2p之上；O₂和F₂的2s、2p能量差大，σ2p仍在π2p之下。把O₂畫成N₂的順序，是最常見的錯誤。
- 鍵級＝（鍵結電子數−反鍵結電子數）/2。N₂有8個鍵結價電子、2個反鍵結價電子，鍵級為3；O₂為8和4，鍵級為2；He₂若存在則為2和2，鍵級為0，因此無法穩定存在。
- 分子軌域理論能解釋O₂為什麼有磁性。最後兩個電子依洪德定則分別進入兩個能量相同的π*2p軌域，維持未成對；磁天平測得出來，路易斯結構卻表現不出來。
- 進去幾個原子軌域，就出來幾個分子軌域。兩個1s軌域組成σ1s和σ*1s；兩組各三個2p軌域組成σ2p、兩個π2p、兩個π*2p和σ*2p，進六個、出六個。
- 異核雙原子分子的兩側能階高低不同。CO、NO、HF中，陰電性較大的原子軌域能量較低，鍵結軌域在能量上也更接近它；NO有11個價電子，鍵級為（8−3）/2＝2.5。
分子軌域能階圖產生器怎麼用？
寫出分子
說明是哪種分子或離子、要畫到多詳細：填滿電子的O₂全圖、簡明的H₂圖，或N₂與O₂並排對照。一句話就夠。
選擇風格
預設是乾淨的扁平教科書畫風：白底、軌域橫線、虛線連接線、半箭頭表示電子。也可以換成墨線、3D 等其他風格。
調整並匯出
結果會進入你的工作區，可以局部重繪、在畫布上直接修改標註文字、放大並匯出高解析度圖檔。
第二週期同核雙原子分子的分子軌域能階圖
依據OpenStax Chemistry 2e，列出從Li₂到Ne₂每個同核雙原子分子的價電子數、軌域順序、鍵級與磁性。檢查任何一張能階圖，都應先看軌域順序這一欄。
| 分子 | 價電子數 | 2p分子軌域順序 | 鍵級 | 磁性 |
|---|---|---|---|---|
| Li₂ | 2 | π2p低於σ2p（s-p混合） | 1 | 反磁性 |
| Be₂ | 4 | π2p低於σ2p（s-p混合） | 0（無法穩定存在） | — |
| B₂ | 6 | π2p低於σ2p（s-p混合） | 1 | 順磁性，2個未成對π電子 |
| C₂ | 8 | π2p低於σ2p（s-p混合） | 2 | 反磁性 |
| N₂ | 10 | π2p低於σ2p（s-p混合） | 3 | 反磁性 |
| O₂ | 12 | σ2p低於π2p | 2 | 順磁性，2個未成對π*電子 |
| F₂ | 14 | σ2p低於π2p | 1 | 反磁性 |
| Ne₂ | 16 | σ2p低於π2p | 0（無法穩定存在） | — |
會變的只有2p軌域的順序。所有分子都是σ2s、σ*2s在最下面，σ*2p在最上面；差別只在σ2p位於兩個π2p之上（Li₂到N₂）還是之下（O₂到Ne₂）。寫出分子名稱，能階圖就依它自己的順序來畫。
鍵結軌域與反鍵結軌域有什麼不同？
鍵結軌域（σ、π）讓兩核之間的電子密度增加，能量低於組成它的原子軌域；反鍵結軌域（σ*、π*）在兩核之間有節面，能量高於原子軌域。鍵結電子把原子拉在一起，反鍵結電子則抵銷其中一部分。
| 鍵結軌域 | 反鍵結軌域 | |
|---|---|---|
| 符號 | σ、π | σ*、π*（星號代表反鍵結） |
| 能量 | 低於原來的原子軌域 | 高於原來的原子軌域 |
| 兩核間的電子密度 | 增加：波相互加強 | 節面處為零：波相互抵銷 |
| 對化學鍵的影響 | 每個電子使鍵級增加½ | 每個電子使鍵級減少½ |
| 在圖中的位置 | 在原子軌域橫線下方 | 在原子軌域橫線上方 |
| O₂中 | σ2s、σ2p和兩個π2p：8個電子 | σ*2s和兩個π*2p：4個電子；σ*2p是空的 |
先檢查半箭頭：同一軌域的兩個電子自旋相反；能量相同的軌域先各填一個再配對（洪德定則）；每條橫線最多兩個電子。O₂的兩個π*電子被畫成一對，是最該先找出的錯誤。
分子軌域能階圖用在哪些地方？
分子軌域能階圖主要用於大學普通化學、無機化學的教學——作業、考試複習、上課簡報——以及化學鍵、光譜和材料方面的研究報告。變的是分子：入門時是H₂和He₂，接著是第二週期雙原子分子和CO，到有機化學和材料化學則以前緣軌域為主。
大學普通化學
普化課程中的H₂、He₂和第二週期雙原子分子能階圖，直接從填好電子的圖讀出鍵級和磁性。
無機化學
CO、NO、HF等異核雙原子分子，陰電性大的原子軌域能量較低——這是理解金屬羰基錯合物與配位場理論的基礎。
期末與研究所考試複習
把N₂和O₂並排放在一頁，標出軌域順序的互換（這個單元最常考的重點），再寫上各自的鍵級與未成對電子。
研究與教學配圖
光化學、有機電子與催化領域的報告和論文常用的HOMO、LUMO能階示意圖，兩者的能隙決定分子吸收什麼光。
關於分子軌域能階圖的常見問題
一張帶標註的分子軌域能階圖應該包含什麼？
兩側是各原子的原子軌域，中間是帶名稱的所有分子軌域（σ2s、σ*2s、σ2p、π2p、π*2p、σ*2p），用虛線把它們連起來，電子畫成半箭頭，再加一條向上的能量軸。多數課程也要求寫出鍵級，並註明分子是順磁性還是反磁性。
能拿到讓學生自己填寫的空白分子軌域能階圖嗎？
可以。直接免費查看本頁O₂的空白版，或指定任意分子，要求軌域橫線留空、標註換成答題線。標註版就是配套解答，兩張可以一起列印。
O₂為什麼具有順磁性？
因為它最後兩個價電子分別進入兩個π*2p軌域，沒有成對。這兩個軌域能量相同，依洪德定則要先各填一個電子再配對。路易斯結構把O₂的電子全部配成對，解釋不了液態氧為什麼會被磁鐵吸住；分子軌域能階圖可以。
N₂和O₂的軌域順序為什麼不同？
因為s-p混合。從Li₂到N₂，2s和2p能量接近，兩者形成的σ組合互相混合，σ2p被抬到兩個π2p之上。O₂和F₂的2s、2p能量差較大，混合不足以改變順序，σ2p仍在π2p之下。
怎麼從分子軌域能階圖算出鍵級？
分別數出鍵結軌域和反鍵結軌域上的電子，相減後除以2。以O₂為例：鍵結電子8個（σ2s、σ2p、兩個π2p），反鍵結電子4個（σ*2s、兩個π*2p），（8−4）/2＝2，正好對應路易斯結構中的雙鍵。鍵級為0（如He₂、Ne₂）表示分子無法穩定存在。
CO、HF這類異核雙原子分子的能階圖怎麼畫？
把陰電性較大的原子的軌域畫在它那一側、位置較低。CO中氧的2s、2p低於碳，10個價電子（與N₂相同）給出鍵級3。HF中氫的1s與氟的一個2p軌域組成σ和σ*，氟的2s和另外兩個2p軌域維持非鍵結，鍵級為1。
分子軌域能階圖和路易斯結構有什麼不同？
路易斯結構把化學鍵畫成兩個原子共用的電子對；分子軌域能階圖把電子依能量分配到遍及整個分子的軌域上。兩者算出的鍵級通常相同，但只有分子軌域能階圖能顯示O₂的未成對電子，或NO的2.5這種分數鍵級。路易斯結構可以用本站的路易斯結構產生器來畫。
分子軌域能階圖和軌域圖是同一種東西嗎？
不是。軌域圖（電子組態的方格圖）表示單一原子的電子組態，分子軌域能階圖表示兩個原子的軌域如何組合。軌域圖用方格或橫線表示1s、2s、2p等，每格最多兩個箭頭；分子軌域能階圖把兩個這樣的原子放在兩側，中間畫分子軌域。兩種都可以指定產生。
三個以上原子的分子也能畫分子軌域能階圖嗎？
可以，作為定性示意圖，例如苯的π系統、水的分子軌域、HOMO-LUMO能隙。能階依教科書的順序畫，而不是依計算出的能量值；如果你有量子化學計算的數值，寫進需求裡，圖就依你的數字來畫。
和一般的AI繪圖工具有什麼不同？
內建了學科層面的要求。每張圖都被要求依教科書的畫法繪製：能量軸朝上，O₂和F₂的σ2p在π2p之下、Li₂到N₂則在其上，能量相同的軌域先各填一個再配對，每個軌域都正確標為σ、σ*、π或π*。列印前請對照你的課本核對，在畫布上可以就地修改任何標註。
產生的圖可以用於教學或發表嗎？
可以，產生的圖歸你所有，可用於學習單、簡報、講義、學位論文與期刊論文。視模型不同，最高可匯出 4K 高解析度點陣圖。
產生後還能修改標註嗎？
可以。結果會在畫布工作區開啟，圖上的標註是可辨識的，改字、翻譯、移動連線、局部重畫或換色都不需要重新產生整張圖。
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