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π軌域

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乙烯的π軌域模型

化學原子物理學中,π軌域英语:π orbital)是一種分子軌域。是形成π鍵後所產生的分子軌域。π軌域是一種由軌域並肩重疊後所形成的新軌域。

結構[编辑]

的π軌域呈環狀,但中心仍有電子分佈

π軌域是一種由軌域並肩重疊後所形成的分子軌域,除了s軌域無法形成π軌域,之外,大部分的軌域都可以形成π軌域,較常是由兩個pz軌域所形成,但實際上只要方向對了,無論是px或py都能形成π軌域。

π軌域可以有很多形狀,但都不與核軸成旋轉對稱,其形狀取決於他所形成的π鍵,例如:有共振時,π軌域就會變得較大較狹長,若是環狀的共振,則其π軌域呈環形。其能容納的電子數量也由其所形成的π鍵來決定,如乙烯內所形成的π軌域可容納下2個電子,而的π軌域呈環狀,可容下6個電子,這是因為共振使電子均勻分布而導致。

此外,在形成化學建的過程中,未混成的軌愈有可能形成π軌域,如乙烯,碳上形成了sp2混成軌域,而未混成的p軌域則形成π軌域。

軌域能級[编辑]

丁二烯中,不同能級的π軌域及其形狀。

根據休克爾方法,可得出不同能量的π軌域,不同能級的π軌域形狀不盡相同,電子會先從能量低的π軌域開始填入,例如丁二烯[1][2],其不同能級π軌域能量如下:

π4: +7.71713 eV
π3: +3.16186 eV (LUMO)
π2: −8.66624 eV (HOMO)
π1: −12.10962 eV

其電子會先從π1軌域開始填入,然後才填π2軌域,根原子軌域一樣,一種形狀只能填2個電子,且自旋互為相反數,因此整個π軌域,π3軌域和π4軌域兩個能級是空的,但要注意:此處的能級(繁體:能級)並非是電子殼層能階(繁體:能階)。

π*軌域[编辑]

π*軌域是π軌域的反鍵軌域,當核間軸發生旋轉時會產生相位的變化。π*軌域類似於σ*軌域,在原子核之間也有一個波節。[3][4][5][6]

π鍵[编辑]

參見[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ E. Hückel, Zeitschrift für Physik, 70, 204 (1931); 72, 310 (1931); 76, 628 (1932); 83, 632 (1933).
  2. ^ Hückel Theory for Organic Chemists, C. A. Coulson, B. O'Leary and R. B. Mallion, Academic Press, 1978.
  3. ^ Catherine E. Housecroft, Alan G, Sharpe, Inorganic Chemistry, Pearson Prentice Hall; 2nd Edition, 2005, p. 29-33.
  4. ^ Peter Atkins; Julio De Paula. Atkins’ Physical Chemistry. Oxford University Press, 8th ed., 2006.
  5. ^ Yves Jean; Francois Volatron. An Introduction to Molecular Orbitals. Oxford University Press, 1993.
  6. ^ Michael Munowitz, Principles of Chemistry, Norton & Company, 2000, p. 229-233.