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配位共價鍵與混成理論
引言
配位共價鍵形成於兩個原子分享電子，該電子由一個原子提供。這種成鍵被稱為配位，涉及電子施予者（路易斯鹼）提供電子對，而電子接受者（路易斯酸）接收電子。
| 配位共價鍵性質 | 説明 |
|---|---|
| 參與原子 | 中心原子/離子（電子接受者）和配位子（電子施予者） |
| 成鍵類型 | 路易斯鹼和酸的互相作用 |
| 成鍵數目 | 受金屬離子大小和配位子大小影響 |
| 表現形式 | 配位共價鍵常以 → 表示 |
| 鍵結電子 | 由電子施予者提供 |
混成理論
混成理論用於解釋分子的鍵結特性，通過將原子軌域混合形成新的混成軌域。這些軌域具有不同的形狀和能量，從而影響分子的形狀。
| 分子結構 | 混成類型 | 鍵合類型 | 分子形狀 |
|---|---|---|---|
| 正四面體形 | sp³ | σ | 正四面體形 |
| 平面三角形 | sp² | σ | 平面三角形 |
| 直線形 | sp | σ | 直線形 |
| 雙三角錐形 | sp³d | σ 和 π | 雙三角錐形 |
| 正八面體形 | sp³d² | σ 和 π | 正八面體形 |
VSEPR 理論
價層電子對互斥理論 (VSEPR) 與混成理論結合，可進一步説明分子的結構。
| 電子對數量 | 分子形狀 | 混成類型 |
|---|---|---|
| 1 | 直線形 | 不混成 |
| 2 | 直線形或對角線形 | sp |
| 3 | 三角錐形 | sp³ |
| 4 | 正四面體形 | sp³ |
| 5 | 雙三角錐形 | sp³d |
| 6 | 正八面體形或雙四角錐形 | sp³d² |
空軌域判斷：化學鍵形成與分子的穩定性
什麼是空軌域判斷？
空軌域判斷是一個量子力學概念，用於預測化學鍵的形成和分子的穩定性。它著重於分子的電子分佈和能量狀態，將電子視為佔據稱為「軌域」的特定空間區域。
分子軌域理論
空軌域判斷基於分子軌域理論，該理論指出分子的軌域是由原子軌域的線性組合而形成的。化學鍵的形成取決於這些分子軌域中電子的相互作用。
空軌域判斷步驟
空軌域判斷透過以下步驟進行：
- 畫出原子軌域：繪製組成分子的原子的原子軌域，包括原子序、電子分佈和能階。
- 線上性組合：將這些原子軌域進行線性組合，形成分子軌域。
- 填充電子：根據 Aufbau 原則，將分子的電子填充到分子軌域中，從能量最低的軌域開始。
- 判定化學鍵：如果兩個分子軌域中都有電子自旋相反的電子，則形成化學鍵。
空軌域判斷方法
不同的空軌域判斷方法包括：
| 方法 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
| 分子軌域理論 | 量子力學基礎，可準確預測鍵能和鍵長 | 複雜的數學計算 |
| 價層電子對互斥理論 (VSEPR) | 預測分子的形狀，易於使用 | 不提供化學鍵訊息 |
| 雜化理論 | 説明特定分子的非典型鍵角和鍵長 | 無法用於所有分子 |
空軌域判斷範例
範例：水分子 (H2O)
- 原子軌域：
- 兩個氫原子：1s
- 氧原子：2s、2px、2py、2pz
- 分子軌域：
- 6 個分子軌域：1σg、1σu、2σg、2σu、1πu、3σg
- 填充電子：
- 8 個價電子填入 1σg、2σg、3σg（全部鍵結軌域）
- 化學鍵：
- 2 個 σg 鍵形成 H-O 鍵
結論
空軌域判斷是一個強大的工具，可加深我們對化學鍵形成和分子結構的理解。通過考慮電子的空間分佈和能量，我們可以預測化學鍵的性質和分子的穩定性。
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混成軌域 – 科學Online – 台灣大學