[內容]鍵結與分子形狀之判斷 各方法的比較
※ [本文轉錄自 cafeL 信箱]
作者: cafel.bbs@ptt2.cc (cafel.bbs@ptt2.cc)
標題: 鍵結與分子形狀之判斷 各方法的比較
時間: Fri Mar 18 23:19:08 2005
作者: buteo (Bird Man) 看板: RongYi
標題: 鍵結與分子形狀之判斷..各方法的比較(去年打的)
時間: Fri Mar 18 02:02:34 2005
高中到大學普化
我們學到描述鍵結與分子模型主要有三大方法...
1. Lewis Structure.VSEPR (路易士結構與價殼層電子對互斥理論)
2. Valence Bond(簡稱VB).Hybrid Orbital (價鍵理論與混成軌域)
3. Molecular Orbital(簡稱MO) (分子軌域)
(前兩者在高中的範疇內..MO是普化的內容..)
這三個方法各有千秋
在化學上同樣都扮演了重要的角色
以下就開始逐一介紹
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1. Lewis Structure.VSEPR (路易士結構與價殼層電子對互斥理論)
介紹:
路易士結構與VSEPR是我們最早接觸描述鍵結與分子模型的工具
路易士結構是將外圍價電子標出(通常是s.p軌域)
並盡可能的去滿足八隅體規則
而配合VSEPR可以做出分子形狀與鍵結電子對.孤對電子對數的預測
(關於VSEPR中心原子的判定可見之前的文章)
長處：
這是我們預測分子形狀最快.而且最簡便的方法
短處：
Lewis structure.VSEPR對於參與鍵結的電子是何種軌域裡的沒有明確說明
(路易士結構外圍八個價電子是無分s.p的)
對於鍵結的性質難以了解...
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2. Valence Bond(簡稱VB).Hybrid Orbital (價鍵理論與混成軌域)
介紹：
價鍵理論保留了路易式電子結構的電子對概念
它將鍵結視做固定的原子軌域與原子軌域疊加
(課本裡有兩個軌域疊在一起的圖
裡面填入鍵結電子就是價鍵理論的示範)
而鮑林再提出混成的概念
把價鍵理論更延伸發展
長處：
這個方法除了分子形狀以外
對於鍵結的性質(例如鍵解離能)有了更精確的描述
配合上混成軌域的加強
已經足以應付一般化學鍵結的問題
短處：
在解釋光譜.磁性上
價鍵理論還是有所不足
會出現所謂的"例外"
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3. Molecular Orbital(簡稱MO) (分子軌域)
介紹：
分子軌域其實和價鍵理論是很類似的
它們都是以波函數來描述軌域
最大的不同之處在於價鍵理論是將軌域定域化(localize)
而分子軌域則是將軌域非定域化(delocalize)
MO認為當原子與原子產生鍵結時
原來的原子軌域彼此會有作用力而產生軌域能量變化
而我們便將這些軌域稱作分子軌域(molecular orbital)
填入分子軌域的電子是屬於整個分子的
(原來價鍵理論的鍵結電子是屬於兩個鍵結原子的)
不過可以想像
當作用的軌域變多時
分子軌域複雜度會急遽的上昇
我們通常運用的方式是利用linear combination of atomic orbitals(LCAO)
也就是將分子軌域視做原子軌域的線性組合
長處：
MO的特點是在對於光譜學上的性質能做一個很好的詮釋
例如游離.電子躍遷.轉換能階都會有光線的放出或吸收
MO通常都能成功描述其光譜的譜線
當然啦 能解釋磁性也是特點之一
短處：
縱使利用LCAO的方式簡化
但是分子軌域的複雜性還是相當的高
3.4個原子以上的分子軌域圖已經不是一般人用簡單計算可以算出的
通常需要電腦下去跑才可以
俊毅Bird Man
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去年參考"Chemical Structure and Bonding"整理的 ^^
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