價鍵理論、\(\sigma\)鍵、\(\pi\)鍵

By 22601 王政祺

價鍵理論

以原子軌域的重組混成成鍵來探討分子體系

分子軌域理論

較著重於分子中電子的波動特性

研究分子體系的兩大理論

價鍵理論

Valence Bond Theory

發展歷史

• 1916年，路易斯提出了化學鍵和路易斯結構式的概念，用來解釋簡單分子的結構

• 1927年，解釋氫分子成鍵的海特勒-倫敦模型成功地解釋了化學鍵的本質

• 1930年代，萊納斯·鮑林通過引入共振結構式、軌域混成等概念，將海特勒-倫敦理論成功推廣到更大的分子中，價鍵理論就誕生了！

「可是我是諾貝爾化學獎」

Linus Pauling 1954.8.7

基本概念

共價鍵是由不同原子的電子雲重疊形成的

當 onedrive 疊上了 google 雲端

像這樣嗎？

\(\sigma\) 鍵

\(\sigma\) 鍵

\(\sigma\) 鍵

• 兩原子軌域共用一對電子
• 單鍵共價鍵
• 電子密度對核間軸呈現對稱分布
• 鍵結較強

兩個 s 原子軌域重疊

s 與 p 原子軌域重疊

兩個 p 原子軌域重疊

整理

\(\pi\) 鍵

\(\pi\) 鍵

• 兩原子軌域共用多個電子
• 多鍵共價鍵
• 不能繞軸旋轉
• 鍵結較弱

\(\pi\) 鍵

在核間軸上有一電子密度為 0 的節面

雙鍵

• 含有一個 \(\sigma\)鍵及一個 \(\pi\) 鍵
• 例如：\(CO_2\)、\(C_2H_4\)、\(HCHO\)

以甲醛為例

參鍵

• 含有一個 \(\sigma\)鍵及兩個 \(\pi\) 鍵
• 例如：\(C_2H_2\)

以乙炔為例

其他

苯環

有 1 個大 \(\pi\) 鍵

一些比較

鍵能

三鍵 > 雙鍵 > 單鍵

鍵長

單鍵 > 雙鍵 > 參鍵

活性

單鍵 > 雙鍵 > 參鍵

例題

異戊二烯分別有幾個 \(\sigma\) 鍵、\(\pi\) 鍵？

\(Ans: (11, 2)\)

C60分別有幾個 \(\sigma\) 鍵、\(\pi\) 鍵？

\(Ans: (90, 30)\)

\(\pi\) 鍵與 \(\sigma\) 鍵的鍵結強度誰比較大？

\(Ans: \sigma\) 鍵