化學原理啟迪373
Don Quijote parte 1
1. 我們用幾種簡單的模型來說明分子系統內各原子的鍵結，不僅因為目前只是在簡介的階段，也因為許多化學家第一次思考是用這些模型。當我們使用這些模型解決許多問題時，必須要警覺這些都是過度簡化的模型。
2. 定域化鍵結電子模型LE model的缺點是它假設鍵結電子固定在兩個鍵結原子之間。這個假設遇到有許多路易斯結構（共振結構）的分子時，就會出大問題，因為其中任何一個路易斯結構都無法完全描述分子的電子結構，這就是為什麼要發明「共振」的觀念描述分子。
3. 然而，即使用共振的觀念涵蓋所有的路易斯結構，定域化電子模型仍然無法完全描述清楚像O3和NO3－這類分子和離子。
4.
看起來理想的分子鍵結模型最好是既有定域化電子模型LE model的特色，又有分子軌域模型 MO model的特色。我們結合這二個模型就可以達到這個理想，這樣就可以描述需要共振結構的分子了。
5.
特別留意，像像O3和NO3－這類分子和離子，它們的雙鍵會在不同的共振結構中改變位置。雙鍵包含一個σ鍵和一個π鍵，所有的共振結構各鍵結原子之間都有σ鍵，在不同共振結構中改變位置的是π鍵。
6.
我們得到一個結論，分子的σ電子無庸置疑地可以描述為定域電子（在兩原子之間的固定區域）。需要被視為非定域電子的是π電子。
7.
因此，對於需要共振的分子，我們將用「定域化電子模型LE model」描述σ鍵電子，用「分子軌域模型MO model」描述π鍵電子。這讓我們可以維持最簡單的鍵結模型，又不失精準地描述這類分子的物理性質。
8. 我們將以苯的鍵結電子來說明使用這二種模型的程序，苯是工業上的重要化學品，使用上必須非常小心，因為苯是致癌物質。
9. 苯分子（C6H6）的結構是6個碳組成一個平面的環，每個碳各連接1個氫原子；苯分子的6個C－C鍵都是相等的，為了解釋這個事實，定域化電子模型必須援引共振結構。
10.在綜合版的分子模型，苯分子的碳的σ鍵被設定為sp2軌域。所有的σ鍵都在分子平面上。
11.
苯分子的碳原子用2p個軌域去與2s軌域交混成sp2軌域，還有1個沒有參與混成軌域的p軌域垂直於sp2軌域構成的平面；6個碳的6個p軌域用來形成π分子軌域。
12.
π分子軌域在苯環平面的上側與下側，在π分子軌域的電子是非定域化移動（可在不同的原子間移動）。這樣就產生6個相等的C－C鍵，符合的苯分子結構的一切已知條件。
13.
苯的結構通常寫成：
這個圖形的意思是，分子上有電子非定域π鍵系統delocalized
π bonding。
14.
苯以外的其他分子中，結構平面、並且需要共振的定域化電子模型來描述的分子，也同樣可以用綜合版模型來解釋。舉例來說，硝酸根離子NO3－使用π系統分子軌域
π MO system來描述的情形如下圖：
15.
依據綜合版模型，NO3－離子的每個原子σ鍵的電子軌域是sp2混成軌域，這樣每個原子還剩下一個垂直於分子平面的p軌域，沒有參與混成；這些p軌域能夠彼此結合形成π系統分子軌域
π MO system。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／維基、Tannerm.com、Organickmetz、維基、Brl.org、Chemistryland、Chemistryland、 Wellesley
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