1. Dept. Phys., Tunghai Univ. 93學年度第二學期‧生物物理 施奇廷
Chemical Binding
Dept. Phys., Tunghai Univ.
93學年度第二學期‧生物物理
施奇廷

2. Ionization Energy and Affinity
Electron Affinity（電子親和力）：

3. 1 J = 0.239 cal, 1 cal = 4.19 J = 2.615×1019 eV = 3.035×1023 K = 6.323×1033 Hz

4. 1 J = 0.239 cal, 1 cal = 4.19 J = 2.615×1019 eV = 3.035×1023 K = 6.323×1033 Hz

5. Electronegativity
Electronegativity eN：為Linus Pauling 所提出，綜合游離能與電子親和力的數值，訂出eN值，見p.14表2.2

6. eN and Strong Bonds
Strong bonds: 牽涉到電子的轉移或共用，吸引力較強的鍵結，依據參與鍵結的兩個原子eN的大小分為三類：
離子鍵（ionic bond）： eN一大一小
共價鍵（covalent bond）： eN皆大
金屬鍵（metallic bond）： eN皆小
Strong Bonds亦稱為化學鍵
共價鍵與離子鍵具有很強的方向性

7. Single Bond 單鍵、雙鍵等概念用於共價鍵之分類 單鍵：又稱為s鍵，由兩個原子各自提供一個半填滿的電子軌域，共用一對電子
Example：HF (p.16 Fig 2.3)，H有一個半填滿的1s軌域，而F有一個半填滿的2pz軌域，兩原子並各提供一個電子

9. Double Bond 雙鍵：又稱為p鍵，由兩個原子各自提供兩個半填滿的電子軌域，共用兩對電子
欲使鍵角旋轉則必須付出能量（p.18, Fig.2.5）
Example：氧原子有8個電子，分別填入1s與2s軌域各2個，剩下四個填入三個2p軌域，根據Hund’s rule，必須填滿2px；2py、2pz各填一個
如此兩個氧原子可共用2py、2pz之軌域與電子（p.17, Fig.2.4）

12. Special Atom: Carbon 碳是有機分子中最常見的元素 碳最多可以形成四個鍵結，如CH4
碳原子的電子組態：1s22s22px12py1
為何能形成四個鍵而不是兩個鍵？
為何CH4的鍵角會形成一個正四面體？
形成四個鍵與正四面體的方式：
Electron promotion：電子組態先變為能量較高的激發態1s22s12px12py1pz1（能量升高）
Wave function hybridization：原來的2s與2p軌域混成，變為新的軌域或波函數sp3（能量升高）
形成化學鍵（能量降低）
由於形成了四個化學鍵，所降低的能量足以彌補前兩個步驟所升高的能量

14. Secondary Bonds
化學鍵讓原子結合形成了分子，然而這些分子又可以形成不同的凝聚態→同樣分子可具有不同的態，不同的分子可以有相同的態
對巨大的分子而言，單一分子也可能有不同的構型
由於這些與分子內的鍵結無關，因此分子間（或分子內的原子團間）必定存在不是以上討論之化學鍵之內的交互作用力→稱為次級鍵、弱鍵或是物理鍵
這些次級鍵亦皆來自電磁交互作用

15. Types of Secondary Bonds
Van der Waals bond（凡得瓦力）
Hydrogen bond（氫鍵）
Hydrophobic bond（疏水鍵）
The detailed interaction of these bonds will be discussed in the next chapter

16. Problem 1
何謂ionization energy與electron affinity？對同一種原子而言，大部分的電子游離能絕對值比電子親和力大，為什麼？
Hint： EI EA