※ [本文转录自 Chemistry 看板] 作者: kalen123 (albert) 看板: Chemistry 标题: Re: [学科] 我不懂MO 时间: Tue Nov 25 01:32:19 2008 ※ 引述《lienlee (lienlee)》之铭言： : 饿死抬头 : 我整个不懂mo分子轨域 : 希望哪一位大大好心教教我 好穷，赚点p币…… 如果针对这问题，要你在心中描绘一个原子，你会想到怎样的图 (请思考) 一颗球? 那样不行。 不行的原因是尺度不对，你必须看的更细。#1 (请思考) 你必须要想到的是一个原子核，旁边一堆电子延着特定的轨域绕来绕去，而且这样绕最符 合能使它们的能量处於最低#2 就跟这图一样http://0rz.tw/98545。 听起来像废话，但是如果我进一步问你:为什麽原子和原子间会有键结呢? 你应该没有天真到真的以为原子和原子间会有根小棒子相接，但是为什麽呢?为什麽两个 氧原子会形成一个氧分子?为什麽一个碳和两个氧原子会形成一个二氧化碳分子?为什麽 六个碳原子会形成一个苯环?或是一个己烷直链? 个人认为学好化学首要就是学会发问，特别是对於那些教科书上所写的，它们其实全是回 答某种问题答案，只是没有明讲是回答什麽问题的。 就此例来说，之前说过要有电子在外面绕的印象，现在让我们从这个话题慢慢的推的更深 ，好玩的开始了。 让我们来试着回答"键结的概念"究竟是打哪来的? 试着想像，或是自问:如果两个独立的氧原子和一个氧分子有何差别? 答案就在两个氧原子是各自独立，而氧分子上的两个氧是"靠在一起"的，前者的两个氧原 子可以分别在地球的两端同时发现，但後者你一定会看到他们在一起，之间的距离是用奈 米为单位。 别停下来!!! 快想:为何会靠在一起?当它们靠在一起，会长什麽样子? 所有的直觉都告诉你绝对不会是两颗完整的原子就这样没事的靠在一起，它们之间既然会 靠在一起，那一定发生一些事。 休息一下，问个物理问题:请问你没拿稳原子笔时，笔是往上飞还是往下掉? 答案是往下，因为位能最小，事物有趋向能量最小的特性。 那如果我们把 "氧分子是总是相邻的两个氧原子组成" "事物趋向能量最小" "当形成氧分子时，两个氧原子之间发生一些事" "当电子跑在轨域上时能量最低" "原子是由中心的原子核和外围沿轨域运行的电子组成" 合在一起看，会发生什麽事? 会不会当两个氧原子合力形成一个氧分子时，也将彼此的轨域溶合(也就是混层)，形成 了一个全新的分子轨域?而且电子在新的分子轨域移动所需的能量反而比独立时低?更低的 能量造成分子本身能稳定存在且两原子总是靠在一起，就像原子笔不会没事离开地面飞起 来，只要没人动就会持续躺在地面一样? 更甚者，所谓的键结其实就只是人们看到(因为溶合後的分子轨域上的电子移动能量较原 来溶合前低，进而促使)两原子持续靠在一起#3的一种想像方式。所谓的sigma bond、 pi bond就是混合後的轨域形状被分类後的称呼。 真是太好玩了，只要这样想通了，什麽是键结?为什麽甲烷长那样?为什麽氮分子如此难以 改变?全都可以用能量来解释，因为键结就是能量较低的形式，因为如果只接三个氢，那样 电子的能量就会比接四个高，因为氮分子一但形成，能量就会降到比一般分子还低，就像 跌落海底的石头，还有什麽能跌的呢?至於两个以上原子组成的分子也可一起同视，只是 麻烦了一点。 但是这边有个问题，我怎麽知道电子在混层後的分子轨域能量比混层前的独立原子轨域低 呢? 这问题的答案是必须结合模型计算，但是计算必须用到大量的数学，而且多数时候复杂到 非得靠电脑不可;为了能快速的知道答案，较直观、快速但是不严谨的作法诞生了，那就 是你在课堂上学到画一堆横线、bonding、antiboding的东西由来，随着你日後的深入， 你会发现老师有时说这轨域能量比较高，有时比较低，有时要这样画，有时却这样画， 其实这就是伴随投机而来的问题。 老师不会解释为何有这些例外，因为打从一开始这就只是不严谨的方法，但是只要你能记 住分子轨域是从原子轨域的概念延伸变化而来，它是前人用来解释的是为何原子会靠在一 起以及分子和相同组成比例的原子差异在哪，并且在实际上人们已接受了分子轨域在直观 上的作法可以带来的好处#4，只要你能接受这偶尔有例外的规则并记住各常见原子的原子 轨域的描述，你也能轻易描述为何这分子比那分子不易生成而不需借助电脑。 这样，你就已经学好此阶段的分子轨域。 个人拙见，还请各位不吝指教。 #1:打个比方，如果今天一个没去过贵校的外人跑到你们校门口，说要找你们系上的某某 老师办公室，你觉得丢给他一张"贵校所在城市的地图"还是"贵校校内地图"并注明几号办 公室，何者会比较好?请注意，两者都是在描述贵校，但是描述的"尺度"不同，实用性就 有差。 #2:原子轨域首出自波耳的氢原子模型，根据当时的证据，他首先提出数学化的现代模型 ，并且奠定今日原子是由外围电子在特定轨域上运动的理论基础，如果这边不清楚，就试 想原子核就像一个操场的中心，电子轨域就是以三度空间且不同形状绕着这个中心的跑道 电子被限定只能在跑道上跑，不能跑在跑道和跑道之间。 #3:括号内是分子轨域发明前的人们所不知道的。可以把括号内的字特意遮起，那就是人们 为何想像有根小棒子接在原子之间的原因。 #4:当然实际情况比文中描述更复杂，但从初学者的角度，单纯但确实的理解就很够了。 --

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