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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