化學原理啟迪365
Celtic Woman / Chloe Agnew - ''O Holy Night''
1. 另一種混合軌域出現在二氧化碳身上，二氧化碳CO2的路易斯結構如下：
2. CO2分子的碳原子有2個有效電子對，這2個電子對彼此的角度是180°。所以，二氧化碳的碳原子的需要一對朝向彼此、頭尾相接的原子軌域，這是有別於sp3和sp2的新型態混成軌域，稱為sp混成軌域，由1個s軌域與1個p 軌域混合而成。
3. 像這種原子周圍只有2對有效電子的模型，原子的軌域一定是sp混成軌域。
4. 二氧化碳的碳原子的sp混成軌域與能階軌域如下圖：
5. 二氧化碳的sp混成軌域構成碳與氧之間的σ鍵；特別留意，碳身上沒有與s軌域混合的其他p軌域仍然還在，它們用來形成碳與氧之間的π鍵。
6. 二氧化碳分子的每個氧原子有3個有效電子對，需要平面三角形來排列這些電子對，三角平面結構的原子軌域是sp2混成軌域，我們可以設定每個氧原子為sp2混成軌域。氧原子剩下的p軌域用來與碳原子形成π鍵。
7. 到這一步，我們已經知道如何用軌域理論來解釋二氧化碳的路易斯結構。碳原子的sp混成軌域與氧原子的sp2混成軌域形成σ鍵。
8. 氧用三瓣sp2混成軌域的其中1瓣與碳的sp軌域鍵結，剩下的2瓣sp2混成軌域用來填入未鍵結電子對。
9. 二氧化碳分子中，碳與氧之間平行的p軌域形成π鍵。sp混成軌域的碳有2個沒有參與混成的p軌域；碳的每個p軌域與氧的p軌域形成π鍵。
10. 二氧化碳分子使用LE模型（定域電子模型）預測模型如圖：
這個模型清楚地解釋了路易斯結構所預測的電子排列。
11. 我們必須提醒自己，我們使用的是一個非常簡單鍵結模型，所以我們得到的分子圖像是個近似值。這點可以從二氧化碳分子得到相當的證明。
12. 許多證據顯示，二氧化碳分子的2個C－O鍵事實上是圓柱狀，中心軸是σ鍵，外包一圈π鍵，整個O－C－O分子軸的電子密度應該都是一樣的。但是在軌域模型中，二氧化碳的2個C－O鍵，他們各自的π鍵是在互相垂直的二個平面上。顯然與實際不符。
13. 因此我們必須知道，簡單的模型十分好用，幫助我們將觀察到的現象加以組織起來，讓我們有尋找問題答案的起點。但是我們必須知道模型的界限，模型通常是一個扭曲過的圖像（模型摘要重點，刪除枝節，因此不會完全反應真實）。
14. 【例題】描述N2分子的鍵結模型。
【解題】氮分子的路易斯結構：
每個氮原子有2對有效電子（再複習一次，多鍵上的電子都視為一對有效電子）。這顯示氮分子是一個直線行分子，二個電子對之間的角度是180°，氮與氮之間的化學鍵由一對朝向彼此、頭尾相接的原子軌域構成。因此，氮分子的原子是sp混成軌域，因為只有sp混成軌域是直線型軌域。
氮分子裡的每個氮原子擁有2瓣sp混成軌域與2個沒有參與混成的p軌域：
氮的sp軌域用來形成σ鍵與容納未鍵結電子對：
氮沒有參與混成的p軌域用來形成π鍵：
每個氮沒有參與混成的p軌域有2個，共4瓣，每一對平行的p軌域容納1對電子，2個p軌域共容納2對電子，形成2個π鍵。這種鍵結方式可以清楚說明氮分子的路易斯結構的電子排列情形。
氮分子的二個氮原子之間的三鍵，包含1個σ鍵和2個π鍵，這1個σ鍵由2個sp混成軌域交疊而成，每個π鍵由2個p軌域交疊而成。此外，每個氮原子的未鍵結電子對填入sp混成軌域。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／Chemistry163period8scribepost、Chemistry.tutorvista、Wellesley.edu、Textbook、Tonywhiddon、My.opera.com
參考資料：
第二點有錯喔，sp軌域只由一個s及一個p軌域混成而已
回覆刪除謝謝你的提醒，我修正過了，如果你還發現甚麼錯誤，請告訴我。
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