[閒聊] VBT MOT CFT
最近有兩三位版友有寄信來討論這方面的問題
想說簡單整理一下關於 VBT MOT CFT 他們的關係
寫得不算好 請大家鞭小力一點
首先是 VBT (Valence Bond Theory)
他是最早創造出來解釋鍵的理論
一般鍵的觀念 我們會先學到電子點式 以及 Octet Rule
八隅律告訴我們 因為周圍八顆原子 符合鈍氣組態
所以能量較低 相對是較穩定的存在
而我們再形成分子時 也必須遵守這個鐵則
每兩個電子形成一個單鍵 構成分子的兩個元素會共用這兩個電子
亦及 :C三O: 中間三鍵的六顆電子是C跟O都共用
所以 C 跟 O 都符合 Octet Rule
而進到了多原子系統 為了彌補不足之處
我們提出了 Hybrid (混成)的觀念來進行說明
為什麼我們需要混成的觀念?
我們知道 軌域要重疊
那部分才會重疊 形成鍵
但是呢 再多電子的系統 卻出現了異數
因為多原子系統會出現中心原子鍵結軌域不足的情況
這樣無法形成足夠的鍵 , 甚至會出現 沒有鍵但是分子仍然存在的怪現象
為了解釋這個現象 科學家假設
中心原子的外層 "價電子" 是允許提升到高能量的空價軌域
例如說 常見的 Be 好了 原本只填滿到 2S 軌域
但是再多電子情況
我們允許他的最外層電子提升到 2P 軌域 增加半滿的軌域數
好符合鍵結的數目
電子提升 --> 混成 --> 形成符合的鍵數 --> 化合物 (分子) 成型
這樣的步驟 我們就叫它混成
就是因為 混成 是一種假設性的理論
所以相對的 他也必須要有遵守的條件在
大致上來講 被公認的有三個
(其餘拉哩啦紮得就算了 最主要這三個有被正式提出來的)
1. 軌域能量條件必須相近才得以進行電子躍遷
2. 混成後軌域的數目會 = 混成前軌域的數目
3. 混成後每一個軌域 能量 .形狀 . 性質 必須是相同的
基於 Lewis 電子點式為基礎的 價鍵理論成形後
很多分子的形狀跟性質 開始得到解釋
也就是因此 開創了 VSEPR 的觀念
大約又過了快100年
MOT的觀念開始備發展了出來 (Molecular Orbital Theory)
為什麼會啟用到 MOT的觀念呢?
其實大家都知道 電子雖然是一顆一顆的
但你不會真的以為 鍵就是兩顆電子黏再一起 就變成鍵吧?
是的 實際上 整個MOT的中心理論
就是在闡述 實際上分子軌域 (&分子鍵) 是電子雲作用的軌跡
經由波動方程式 以及 原子軌域線性推算
波函數相同的部分 (重疊積分) 就是所謂的分子軌域
所以 其實所謂的分子軌域
不過是原子軌域再做加加減減的線型組合罷了
只要對稱性相同 就可以做出組合
而在這些過程當中 我們觀察到了 有些組合後能量變強 有些卻變弱
再經過計算後 我們得出了 MOT 的雛形
1. 分子軌域 即是原子軌域 or 電子雲的線性組合
2. 線型組合有+ 有- 定義+的情況為鍵結 而 - 的情況為反鍵結
兩者必同時生成且數目相等
3. 我們由幾個原子軌域 (電子雲) 來完成這個組合
那結果 (分子軌域) 就會有幾個
4. 原本帶得電子有幾顆 , 結合過後電子就會有幾顆
軌域鍵結的圖型 我相信大家手邊的書 應該都有 就不附了
引進了 MOT 的概念之後 我們能更有效的知道一些問題
例如說 剛剛的 C三O 中間是三鍵
那這三個 hybrid 軌域 能量是否相同?
或是 CH4 有4個 C-H bond 這4個 bond 的電子雲密度 是否一致?
這類的問題 開始得到解釋
但是 在典型元素 前三週期運作得還算可以的 兩個Theory
一遇到了過渡元素 (有 d 軌域者) 突然就崩壞了
所以 也開啟了 CFT系列的相關理論
先打到這裡好了... 有點累..
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