分子轨道能级图（MO图）生成器
输入分子名称，比如O₂、N₂、CO、HF，就能得到它的分子轨道能级图：两侧是原子轨道，中间是按该分子真实顺序排列的σ、π分子轨道，电子按能量最低原理和洪特规则填入，键级也一并写好。也可以直接免费查看下方O₂的标注版和空白版。
或从示例开始
带标注的O₂分子轨道能级图（答案版）
两个氧原子的2s、2p轨道，按顺序排列的全部σ、π分子轨道，12个价电子，键级为2，以及让O₂呈顺磁性的两个未成对π*电子，全部标出。可以当答案页打印，也可以作为复习资料发给学生。
空白分子轨道能级图（填图练习）
同一张O₂能级图，电子箭头保留，每个标注都换成了空白答题线。学生写出各轨道名称，再求键级、判断磁性。
什么是分子轨道能级图？
分子轨道（MO）能级图是分子的能级示意图：两侧列出各原子的原子轨道，中间是它们组合成的分子轨道——成键轨道（σ、π）在下，反键轨道（σ*、π*）在上——电子从最低能级往上填。数一数电子就能算出键级=（成键电子数−反键电子数）/2，有未成对电子则说明分子具有顺磁性。
要点
- σ2p与π2p的次序在N₂和O₂之间发生对调。从Li₂到N₂，2s与2p能量相近，发生s-p混杂，把σ2p推到两个π2p之上；O₂和F₂的2s、2p能量差大，σ2p仍在π2p之下。把O₂按N₂的次序画，是最常见的错误。
- 键级=（成键电子数−反键电子数）/2。N₂有8个成键价电子、2个反键价电子，键级为3；O₂为8和4，键级为2；He₂若存在则为2和2，键级为0，所以它不能稳定存在。
- 分子轨道理论能解释O₂为什么有磁性。最后两个电子按洪特规则分别占据两个能量相同的π*2p轨道，保持未成对；磁天平可以测出这一点，路易斯结构却表现不出来。
- 进去多少个原子轨道，就出来多少个分子轨道。两个1s轨道组成σ1s和σ*1s；两组各三个2p轨道组成σ2p、两个π2p、两个π*2p和σ*2p，进六个、出六个。
- 异核双原子分子的两侧能级高低不同。CO、NO、HF中，电负性较大的原子轨道能量较低，成键轨道在能量上更接近它；NO有11个价电子，键级为（8−3）/2=2.5。
分子轨道能级图生成器怎么用？
写出分子
说明是哪种分子或离子、要画到多详细：填满电子的O₂全图、简明的H₂图，或N₂与O₂并排对比。一句话就够。
选择风格
默认是干净的扁平教科书画风：白底、轨道横线、虚线连接线、半箭头表示电子。也可以换成墨线、3D 等其他风格。
调整并导出
结果会进入你的工作区，可以局部重绘、在画布上直接改标注文字、放大并高清导出。
第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图
依据OpenStax Chemistry 2e，列出从Li₂到Ne₂每个同核双原子分子的价电子数、轨道次序、键级和磁性。检查任何一张能级图，都应先看轨道次序这一列。
| 分子 | 价电子数 | 2p分子轨道次序 | 键级 | 磁性 |
|---|---|---|---|---|
| Li₂ | 2 | π2p低于σ2p（s-p混杂） | 1 | 抗磁性 |
| Be₂ | 4 | π2p低于σ2p（s-p混杂） | 0（不能稳定存在） | — |
| B₂ | 6 | π2p低于σ2p（s-p混杂） | 1 | 顺磁性，2个未成对π电子 |
| C₂ | 8 | π2p低于σ2p（s-p混杂） | 2 | 抗磁性 |
| N₂ | 10 | π2p低于σ2p（s-p混杂） | 3 | 抗磁性 |
| O₂ | 12 | σ2p低于π2p | 2 | 顺磁性，2个未成对π*电子 |
| F₂ | 14 | σ2p低于π2p | 1 | 抗磁性 |
| Ne₂ | 16 | σ2p低于π2p | 0（不能稳定存在） | — |
变化的只有2p轨道的次序。所有分子都是σ2s、σ*2s在最下面，σ*2p在最上面；区别只在σ2p位于两个π2p之上（Li₂到N₂）还是之下（O₂到Ne₂）。写出分子名称，能级图就按它自己的次序来画。
成键轨道与反键轨道有什么区别？
成键轨道（σ、π）使两核之间的电子云密度增大，能量低于组成它的原子轨道；反键轨道（σ*、π*）在两核之间有节面，能量高于原子轨道。成键电子把原子拉在一起，反键电子则抵消其中一部分作用。
| 成键轨道 | 反键轨道 | |
|---|---|---|
| 符号 | σ、π | σ*、π*（星号表示反键） |
| 能量 | 低于原来的原子轨道 | 高于原来的原子轨道 |
| 两核间的电子云密度 | 增大：波相互加强 | 节面处为零：波相互抵消 |
| 对化学键的影响 | 每个电子使键级增加½ | 每个电子使键级减少½ |
| 在图中的位置 | 在原子轨道横线下方 | 在原子轨道横线上方 |
| O₂中 | σ2s、σ2p和两个π2p：8个电子 | σ*2s和两个π*2p：4个电子；σ*2p为空 |
先检查半箭头：同一轨道上的两个电子自旋相反；能量相同的轨道先各填一个再配对（洪特规则）；每条横线最多两个电子。O₂的两个π*电子被画成一对，是最该先找出来的错误。
分子轨道能级图用在哪些地方？
分子轨道能级图主要用于大学无机化学、结构化学的教学——作业、考试复习、课件——以及关于化学键、光谱和材料的科研报告。变化的是分子：入门时是H₂和He₂，接着是第二周期双原子分子和CO，到有机化学和材料化学则以前线轨道为主。
大学基础化学
无机化学、普通化学课上的H₂、He₂和第二周期双原子分子能级图，直接从填好电子的图中读出键级和磁性。
结构化学与无机化学
CO、NO、HF等异核双原子分子，电负性大的原子轨道能量更低——这是理解金属羰基配合物和配体场理论的基础。
期末与考研复习
把N₂和O₂并排放在一页上，标出轨道次序的对调（本章最常考的点），再写上各自的键级和未成对电子。
科研与教学配图
光化学、有机电子学和催化方向的报告与论文中常用的HOMO、LUMO能级示意图，两者的能隙决定分子吸收什么光。
关于分子轨道能级图的常见问题
一张带标注的分子轨道能级图应该包含什么？
两侧是各原子的原子轨道，中间是带名称的全部分子轨道（σ2s、σ*2s、σ2p、π2p、π*2p、σ*2p），用虚线把它们连起来，电子画成半箭头，再加一条向上的能量轴。多数课程还要求写出键级，并注明分子是顺磁性还是抗磁性。
能拿到让学生自己填写的空白分子轨道能级图吗？
可以。直接免费查看本页O₂的空白版，或者指定任意分子，要求轨道横线留空、标注换成答题线。标注版就是配套答案，两张可以一起打印。
O₂为什么是顺磁性的？
因为它最后两个价电子分别占据两个π*2p轨道，没有成对。这两个轨道能量相同，按洪特规则要先各填一个电子再配对。路易斯结构把O₂的电子全部配成对，解释不了液氧为什么会被磁铁吸住；分子轨道能级图可以。
N₂和O₂的轨道次序为什么不同？
因为s-p混杂。从Li₂到N₂，2s和2p能量接近，两者形成的σ组合相互混杂，σ2p被抬到两个π2p之上。O₂和F₂的2s、2p能量差更大，混杂不足以改变次序，σ2p仍在π2p之下。
怎样从分子轨道能级图算键级？
分别数出成键轨道和反键轨道上的电子，相减后除以2。以O₂为例：成键电子8个（σ2s、σ2p、两个π2p），反键电子4个（σ*2s、两个π*2p），（8−4）/2=2，正好对应路易斯结构中的双键。键级为0（如He₂、Ne₂）意味着分子不能稳定存在。
CO、HF这类异核双原子分子的能级图怎么画？
把电负性较大的原子的轨道画在它那一侧、位置更低。CO中氧的2s、2p低于碳，10个价电子（与N₂相同）给出键级3。HF中氢的1s与氟的一个2p轨道组成σ和σ*，氟的2s和另外两个2p轨道保持非键，键级为1。
分子轨道能级图和路易斯结构有什么区别？
路易斯结构把化学键画成两个原子共用的电子对；分子轨道能级图把电子按能量分配到遍及整个分子的轨道上。两者算出的键级通常相同，但只有分子轨道能级图能显示O₂的未成对电子，或NO的2.5这样的分数键级。路易斯结构可以用本站的路易斯结构生成器来画。
分子轨道能级图和轨道表示式是一回事吗？
不是。轨道表示式（电子排布图）表示单个原子的核外电子排布，分子轨道能级图表示两个原子的轨道如何组合。轨道表示式用方框或横线表示1s、2s、2p等，每个最多两个箭头；分子轨道能级图把两个这样的原子放在两侧，中间画分子轨道。两种都可以指定生成。
三个及以上原子的分子也能画分子轨道能级图吗？
可以，作为定性示意图，比如苯的π体系、水的分子轨道、HOMO-LUMO能隙。能级按教科书的次序画，而不是按计算出的能量值；如果你有量子化学计算的数值，写进要求里，图就按你的数字来画。
和普通的AI绘图工具有什么不同？
内置了学科层面的要求。每张图都被要求按教科书的画法绘制：能量轴朝上，O₂和F₂的σ2p在π2p之下、Li₂到N₂则在其上，能量相同的轨道先各填一个再配对，每个轨道都准确标为σ、σ*、π或π*。打印前请对照你的教材核对，在画布上可以就地修改任何标注。
生成的图可以用于教学或发表吗？
可以，生成的图归你所有，可用于练习册、演示文稿、讲义、学位论文和期刊论文。视模型不同，最高可导出 4K 高分辨率位图。
生成后还能修改标注吗？
可以。结果会在画布工作区打开，图上的标注是可识别的，改字、翻译、移动连线、局部重画或换色都不需要重新生成整张图。
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