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- 上集
- 我講到了σ鍵的概念
- σ鍵是… 好吧
- 我還是先畫兩個原子核
- 再畫一個軌域
- 假如這是sp3混成軌域
- 一個原子上的
- 這邊有個大波瓣
- 然後這家夥也有一個sp3混成軌域
- 還有個小的波瓣
- 再畫一個大波瓣
- σ鍵就是沿著波瓣相接的方向的鍵
- σ鍵就是沿著波瓣相接的方向的鍵
- 你可能要問了
- 怎麽可能有方向不同的鍵呢？
- 好啦 另外一種化學鍵
- 這個呢…
- 我強調一下
- 這個是σ鍵
- 你會說 好啦
- 那兩個軌域
- 還能怎麽疊置
- 形成什麽別的鍵呢？
- 另外一種化學鍵…
- 想象一下有兩個p軌道
- 我先畫兩個原子核
- 每個原子核上都有一個p軌道
- 比如這個是原子核
- 它們都有p軌道
- p軌道都是啞鈴狀的
- 它們倆要靠近一點才行
- 啞鈴狀的p軌道
- 我現在畫這個原子的
- 一個p軌道
- 我再畫大一點
- 你馬上就能明白第二種鍵是怎麽回事
- 這裡有一個p軌道
- 像這樣伸出來
- 這邊的原子也有一個p軌道
- 這兩個p軌道平行
- 長這樣
- 我畫的有點歪了 正過來一點
- 它是… 重合的部分要多點
- 所以這樣
- 我想你明白了
- 這裡 兩個p軌道相互平行
- 你可以想象
- 這兩個是sp3混成軌域
- 它們是頭碰頭的
- 但是這兩個是平行的
- 這兩個p軌道是肩並肩的
- 你看 它們重合了
- 上邊的波瓣上重合了
- 下邊的波瓣也重合了
- 這就叫π鍵
- 我再說一次
- 這是一個π鍵
- 大家可以直接叫它pai
- 希臘字母的π
- 有時候也會直接寫成PI鍵
- 它就叫π鍵
- 因爲希臘字母的π相當於英文字母的p
- 而且它就是由p軌道形成的
- σ鍵形成的是
- 單鍵
- 這些σ鍵比π鍵更牢固
- π鍵通常出現在
- σ鍵的基礎上再形成雙鍵或參鍵的
- 情況下
- 現在我們來舉個例子
- 說明一下π鍵
- 就以乙烯爲例吧
- 它的分子結構是這樣的
- 碳碳之間是雙鍵
- 然後每個碳上都只有2個氫
- 我把它的軌域畫出來吧
- 示意一下
- 用最好理解的角度
- 畫出碳周圍的軌域
- 首先 我畫的是sp2混成軌域
- 我先講講這個是怎麽回事兒
- 講到甲烷的時候
- 甲烷其實就是
- 1個碳連了4個氫
- 然後如果我要用比較好的角度
- 來表示三維的甲烷的
- 空間四面體結構
- 甲烷就是這樣的
- 這個氫是指向外的
- 這個氫是在屏幕上的
- 然後這個氫是向著屏幕裏面的
- 還有一個向上的氫
- 這就是甲烷
- 大家已經知道了
- 碳的這4個軌域都是sp3雜化的
- 然後每個混成軌域都和氫
- 形成σ鍵
- 我們上集講過了
- 然後再畫它的電子排布
- 爲了讓碳形成四個化學鍵
- 在甲烷中
- 碳的電子排布一定是這樣的
- 它應該是1s2
- 然後這裡不是2s2和2p2
- 而實際上是…
- 我還是這樣寫吧 好理解一點
- 我重新寫個
- 在1s軌道上 有2個電子
- 然後 這裡不是2s
- 而是兩個電子
- 自己有1個 然後剩下的分給p的軌道
- 就是說 s軌道和p軌道雜化了
- 然後就形成了2sp3混成軌域
- 還是一個2sp3混成軌域
- 再來一個2sp3混成軌域
- 這裡還有一個sp3
- 通常 如果是單獨的碳原子
- 這裡會有一個2s
- 然後在x軸上有一個2p軌道
- y軸上一個2p軌道
- z軸上一個2p軌道
- 但是上次我們講過了
- 甲烷的兩個軌道雜化了
- 它們都有25%的s軌道血統
- 和75%的p軌道血統
- 而且電子會分散開來
- 如果是乙烯中的碳…
- 還記得嘛 “乙”表示2個碳
- “烯” 因爲它是個烯烴
- 這裡有個碳碳雙鍵
- 這樣 在乙烯中碳的電子排布
- 就變成這樣啦
- 看1s軌道
- 1s軌道還是滿電子的
- 這上面有2個電子
- 然後在第二層上 我直接寫…
- 我換個顏色吧
- 在第2層電子中
- 一會兒我會解釋這些“2”
- 我故意沒有寫s或者p
- 不過我們還是有4個電子
- 一如往常
- 還是形成4個鍵
- 還是有4個單身的電子
- 每個碳還是要有1、2、3、4
- 4個鍵
- 所以它們會分散開來
- 但是在乙烯中
- 不是所有的p軌道都雜化的
- 一共有1個s軌道 和3個p軌道
- 但s軌道只和2個p軌道結合
- 所以這裡是 2sp2混成軌域
- 你可以想象一下
- s軌道和其中2個p軌道結合
- 那麽現在1/3是s 2/3是p軌道
- 然後剩下的p軌道就不變
- 而且我們需要它不變
- 是因爲這個地方
- 要形成π鍵
- 一會兒我們就知道
- π鍵在分子裏的作用很有意思
- 它是不可以沿鍵軸旋轉的
- 一會兒你就明白了
- 現在看看我們能不能
- 表示出這兩個碳的三維結構
- 有…
- 我換個顏色
- 這兒有一個碳
- 比如說這是原子核
- 我寫上C
- 這樣大家就知道講的是哪個碳了
- 然後再畫…
- 假設這是1s軌道
- 1s圍繞著核 範圍非常小
- 然後還有3個混成軌域
- 3個2ps2軌道
- 而且它們是共平面的
- 形成一個三角形
- 也有點像奔馳標志
- 不過我還是會努力畫成立體的
- 第1個 是有點朝著屏幕外的
- 然後第2個 朝著屏幕裏面
- 第3個…
- 它們的另一邊還有一塊小瓣
- 我就不畫了
- 太擠了
- 它們還留著p軌道的特性
- 所以它們有兩個波瓣
- 不過一大一小
- 然後第3個在這邊
- 如果你在外面畫個圈兒
- 就成了奔馳的標志啦
- 這是一個碳
- 當然 這個碳上也有氫
- 這裡這個氫
- 它可能連在這裡
- 氫只有1s軌道上的一個電子
- 這裡這個氫
- 連在這兒
- 現在畫第二個碳
- 這個碳在…
- 它們非常親密
- 這個碳在這兒呢
- 它也有1s軌道
- 這兩個碳的電子排布是一樣的
- 1s軌道就在原子核附近
- 然後它的電子排布和第一個碳一樣
- 這兩個家夥 我都只…
- 第一個碳
- 我只畫了這三個軌道
- 我還沒畫不雜化的那個p軌道呢
- 我馬上就畫
- 不過我先畫它吧
- 首先 分子會形成
- 或者你可以想象 形成鍵
- 一個sp2軌道疊置成的鍵
- 我用一樣的顏色表示
- 那麽它會形成這個鍵
- sp2雜化鍵
- 像這樣
- 注意 這是一個σ鍵
- 這兩個軌道的疊置
- 是頭碰頭的
- 這個比喻很好
- 這個碳上還有2個氫 其中一個…
- 它有一個朝屏幕裏面的軌道
- 然後一個朝屏幕外面的
- 我畫大一點
- 因爲它是向著我們的嘛 對吧？
- 然後這個氫
- 連在這裡
- 這些也是σ鍵
- 一定要明白哦
- 它是s軌道和sp2軌道的疊置
- 不過也算是
- 頭碰頭的疊置了
- 方向和兩個核的連線
- 是重合的
- 這是σ鍵
- 然後還有後面這個氫
- 它也是形成σ鍵
- 所以現在畫出來的這些都是σ鍵
- 這個也是 這個也是
- 圖有點亂了…
- 這兒是σ鍵
- σ鍵 σ鍵 σ鍵
- 我已經畫好了這個、這個、
- 這個、這個 還有這個
- 它們全都是σ鍵
- 那麽 這兩個碳的最後一個p軌道
- 怎麽辦？
- 呐 它們
- 垂直這個奔馳標志
- 這是我能想到的最好的比喻了
- 我看看還有沒有
- 沒用過的顏色
- 哦 用這個紫色好了
- 你想象一個純p軌道
- 一個純p軌道…
- 我應該要畫得再大一點
- 我應該要畫得再大一點
- 一個純p軌道
- 其實它相對來說沒這麽大啦
- 但是我要讓它們重合啊
- 然後純的p軌道是沿著…
- 你想象一下 沿著z軸
- 其他軌道
- 在xy這個平面上組成一個奔馳
- 然後z軸
- 垂直這個平面
- 下邊這兩個也要重合
- 我還是再畫大一點吧
- 上邊的是這樣 下面是這樣
- 而且是垂直的
- 注意 它們終於重合了 撒花…
- 所以這個鍵就是 這一橫
- 兩種表示方法都行
- 這就是第二個鍵
- 那現在結構是什麽樣的呢？
- 讓我好好解釋一下
- 這個啊 是π鍵
- 然後這也是…
- 它們是同一個π鍵
- 就是這個π鍵
- 是雙鍵裏的第二個鍵
- 不過π鍵有什麽不同？
- 好啦 首先
- π鍵自己比較弱
- 但是因爲這裡已經有一個σ鍵了
- 它會把兩個原子拉在一起
- 這個π鍵會讓兩個原子更近一步
- 所以這個鍵長要少於
- 只有一個σ鍵的時候
- 現在 最有意思的是
- 如果這裡只有一個σ鍵
- 這兩個原子都可以沿著鍵
- 自由轉動
- 這兩個原子是可以旋轉的
- 如果只有σ鍵的話
- 但是因爲這裡有了π鍵
- 它們是肩並肩的
- 而且它們會疊置
- 就有點把結構固定起來了
- 就不能轉了
- 如果一個原子轉動
- 那麽另一個肯定要一起轉
- 因爲π鍵把兩個原子鎖一起了
- 所以這裡 π鍵的作用是
- 讓碳碳雙鍵…
- 也就是說 雙鍵是剛性的
- 你不能在一個原子不動的情況下
- 翻轉另一個原子
- 和上面的氫
- 所以你也不能調換
- 這兩個氫的相對位置
- 這就是π鍵的影響
- 希望這樣大家就能清楚
- σ鍵和π鍵的區別啦
- 要是你還好奇 如果分子…
- 我再整理一下
- 如果分子是乙炔
- 這個例子是乙烯
- 乙炔是這樣的
- 中間有個參鍵
- 所以兩邊都只連著1個氫
- 這種情況下 這其中一根鍵
- 第1個鍵
- 想象一下 這三個是σ鍵
- 而且其實它們是sp雜化的
- 2s軌道只和一個p軌道雜化
- 所以這兩個都是sp混成軌域
- 形成的σ鍵
- 這些都是σ鍵
- 然後這兩個…
- 我再換個顏色
- 這兩個都是π鍵
- 如果你要想象一下
- 那就是還有一個p軌道
- 垂直屏幕
- 這邊也還有一個
- 垂直屏幕的p軌道
- 垂直屏幕
- 然後它們疊置
- 然後分子的兩端都只有一個氫
- 或許我還會用一集講乙炔
- 所以 希望大家能聽懂啦