分子轨道能态 r.PPT

原子力 保守力（Conservative Force）守恆性力 永動機不存在等於能量守恆（不假設牛頓力學是對的） 永動機不存在等於能量守恆 態離子束縛 + - - Na Cl r 需能5.1eV 釋能3.8eV 若束縛可釋得1.3eV以上能量，則束縛態能量較低 離子束縛態 所加能量 束縛能3.6eV已大於室溫的熱擾動能量，故為穩定的束縛態。 共價鍵束縛態 - H+ R H+ - H+ H+ - - 電子共享使能量降低，因此形成束縛態。 共價鍵束縛態 - H+ H+ - 解兩個原子核外的電子能量本徵態的波函數 分子能態的能階與距離R的關係？ 氫原子能階 S能態 S能態機率分布 r S能態波函數 P P能態機率分布 s pz py px 分子軌道能態 r H+ H+ 分子軌道與個別原子軌道或其組合近似， 當距離 r 很遠時 H+ 分子軌道能態 r H+ H+ ? 電子能態波函數的機率分布在兩原子核互換下不變: 因此波函數在互換下必須不變（對稱）， 或是乘上(-1) 反對稱： 互換 因此能態波函數不能近似單純的 而是近似於兩者的組合： 在互換下： 氫分子由兩個氫原子組成，分子的電子軌道近似地可以由個別原子的電子軌道合成。 對稱 S 反對稱 A 共價鍵：分享電子所形成的吸引鍵 H2 = H-H, H:H 此兩本徵態的本徴值不同： 對稱 S 反對稱 A 分子軌道 Molecule Orbits σbond S態電子有較大機率存在於兩原子核之間，距兩代正電原子核較近，能量因此較小！ 對稱 S Bonding 反對稱 Anti-Bonding 分子軌道 Molecule Orbits σbond and πbond S Bonding S Bonding A Anti-Bonding A Anti-Bonding πbond σbond SP3 CH4 Hybridization SP2 3D空間的位能 沿某一路徑 位能存在的條件 保守力 若是位能定義要唯一 對任意兩路徑 保守力才能定義位能！ 電位能 Electric Potential Energy 靜電力是不是保守力？ 垂直於 r 的運動不作功 先考慮一固定電荷Q旁一可運動的小電荷q 與A、B的方向無關 A’ 靜電力為保守力，可以定義電位能 萬有引力也是保守力 電位能 摩擦力是否是保守力？ 回到原位 摩擦力不是保守力 動摩擦力大小是常數，但方向與速度有關 摩擦力不是保守力 將摩擦力視為外力Fapp 但！實驗發現 但！實驗發現 內能 Ui Uf Kf Ki Eint i Eint f 正向力不作功 * 能量 守恆量的適用範圍超越運動方程式。 運動方程式不容易解，守恆量可以提供有用的有限資訊。 守恆量 運動 位置 物體在某位置上是存在某種潛在能力可以轉化為運動 Ui Uf Kf Ki 自由拋體 彈簧 守恆量 有外力： 功等於動能變化，功與動能原理 研究 的變化 W 功造成動能的變化 定積分是曲線下的面積 x 如果外力只與位置有關 考慮一維運動 a b c 不定積分 函數運算 微積分基本定理 微分與積分是反運算 x x+Δx 微積分基本定理的應用 假設 稱為反微分 也是一反微分 常數c可以由函數H 求出： x 如果外力只與位置有關 一維運動的位能 x xi xf 是守恆量 位能 Potential Energy W Ui Uf Kf Ki 將粒子與施力者視為一個系統 再施一反向力抵消該力 運動前後動能不變 所作的功並未變成動能 運動前後粒子位置改變，故定義一與位置有關的能量： 位能 Potential Energy mgy 有如動能一樣，定為位能 W Ui Uf W Ui Uf Kf Ki 推廣後的功與動能原理 如無外力： Ui Uf Kf Ki 機械能守恆 如無外力： Ui Uf Kf Ki 位能轉化為動能 W Ui Uf 所以具有Potential 物體在較高位置上是存在某種潛在能力可以轉化為運動 位能 Potential Energy 選擇 c 此定義只定了位能差 取 彈力位能 Elastic Potential Energy 守恆量 平衡點 由位能求力 自由態：機械能大於無限遠處的位能 動能就是兩線的間隔 束縛態：機械能小於無限遠處的位能 在平衡點附近不遠處震盪的束縛態，他所感覺的位能近似於一拋物線，因此近似於一個以平衡點為中心的簡諧運動！ 在平衡點附近不遠處，力的曲線近似於平衡點處的切線 束縛態 r 兩個粒子會不會形成束縛態？ 關鍵在形成吸引位能的機制 束縛能 原子力束縛態 + + + + + + - - - - - - 感應形成電荷分布不均 電偶極 束縛能只有約0.001eV，而室溫時熱擾動能量kT~0.02eV，束縛態會被破