Return to Video

分子是什麼形狀？- 喬治‧載登 (George Zaidan) 及查爾斯‧莫頓 (Charles Morton)

  • 0:07 - 0:09
    分子長得什麼樣？
  • 0:09 - 0:12
    嗯... 分子裡面大部份是空空的
  • 0:12 - 0:15
    原子質量幾乎全都塞在
  • 0:15 - 0:17
    非常非常擠的原子核裡
  • 0:17 - 0:18
    而電子
  • 0:18 - 0:21
    則決定原子間的鍵結方式
  • 0:21 - 0:22
    電子鍵比較像是
  • 0:22 - 0:24
    一整團電子雲
  • 0:24 - 0:25
    而不是一顆顆單獨的粒子
  • 0:26 - 0:29
    所以說，分子的形狀比較接近雲
  • 0:29 - 0:31
    而不像是... 一座雕像的形狀
  • 0:31 - 0:32
    但對所有分子來說
  • 0:32 - 0:36
    至少會有 1 種
    排列原子核和電子的方式
  • 0:36 - 0:39
    使相異電荷間的吸引力會最大
  • 0:39 - 0:43
    而相同電荷間的互斥力會最小
  • 0:43 - 0:44
    假設只有最外圈的電子
    會對分子的形狀產生影響
  • 0:44 - 0:46
    假設只有最外圈的電子
    會對分子的形狀產生影響
  • 0:46 - 0:49
    假設只有最外圈的電子
    會對分子的形狀產生影響
  • 0:49 - 0:51
    同時我們也假設
  • 0:51 - 0:53
    原子之間的電子雲
    也就是分子鍵
  • 0:53 - 0:55
    原子之間的電子雲
    也就是分子鍵
  • 0:55 - 0:57
    形狀像一條熱狗
  • 0:57 - 1:00
    記得原子核是帶正電
  • 1:00 - 1:02
    電子則是帶負電
  • 1:02 - 1:04
    如果所有的原子核
    都自己聚在一塊
  • 1:04 - 1:05
    如果所有的原子核
    都自己聚在一塊
  • 1:05 - 1:07
    而所有的電子也都聚在一塊
  • 1:07 - 1:09
    它們會互相排斥而飛散
  • 1:09 - 1:11
    那就沒什麼用了
  • 1:11 - 1:14
    1776 年，物理學家伏特
  • 1:14 - 1:17
    他在發明電池的數十年前
  • 1:17 - 1:18
    先是發現了甲烷 (Methane)
  • 1:18 - 1:22
    甲烷的分子式是 CH4
  • 1:22 - 1:23
    這個分子式告訴我們
    每個甲烷分子裡面
  • 1:23 - 1:25
    這個分子式告訴我們
    每個甲烷分子裡面
  • 1:25 - 1:28
    含有 1 個碳原子和 4 個氫原子
  • 1:28 - 1:31
    但從分子式卻看不出來
    誰和誰相互鍵結
  • 1:31 - 1:35
    也看不出這些原子
    在空間中的排列方式
  • 1:35 - 1:37
    從碳的電子組態可知
  • 1:37 - 1:40
    碳原子最多可以連結
    四個以上的原子
  • 1:40 - 1:42
    而每個氫原子
    則只能連接一個原子
  • 1:42 - 1:43
    而每個氫原子
    則只能連接一個原子
  • 1:43 - 1:44
    所以，我們可以推論
  • 1:44 - 1:49
    碳原子應該是中心原子
    以和其他氫原子相結合
  • 1:49 - 1:52
    每個鍵結即代表兩個共用電子
  • 1:52 - 1:55
    每對共用電子對則用線段表示
  • 1:55 - 1:58
    現在我們可以畫出
    這個分子的平面圖
  • 1:58 - 2:01
    但在空間中看起來是如何呢？
  • 2:01 - 2:02
    合理的說
  • 2:02 - 2:06
    每個鍵結都代表著
    帶有負電荷的範圍
  • 2:06 - 2:07
    正因為同性相斥
  • 2:07 - 2:10
    原子最喜歡的排列組態
  • 2:10 - 2:12
    是每個鍵結離得越遠越好
  • 2:12 - 2:14
    所以，要讓所有鍵結離得最遠
  • 2:14 - 2:16
    所以，要讓所有鍵結離得最遠
  • 2:16 - 2:19
    最理想的形狀，就會變成這樣
  • 2:19 - 2:21
    我們稱為：四面體
  • 2:21 - 2:23
    如果含有不同的原子
  • 2:23 - 2:25
    形狀也多有不同
  • 2:25 - 2:28
    例如：氨 NH3
    是金字塔形
  • 2:28 - 2:31
    二氧化碳 CO2
    則是一直線
  • 2:31 - 2:35
    水 H2O
    形狀有點像彎折的手臂
  • 2:35 - 2:37
    三氟化氯 ClF3
    形狀則像是一個英文字母 T
  • 2:37 - 2:39
    三氟化氯 ClF3
    形狀則像是一個英文字母 T
  • 2:39 - 2:46
    我們現在是要
    建立原子和電子的3D排列模型
  • 2:46 - 2:48
    我們還是要做實驗
    看看這些分子實際上的形狀
  • 2:48 - 2:50
    是不是和我們想的一樣
  • 2:50 - 2:51
    答案提示：
  • 2:51 - 2:54
    大部份是對的，但有些錯了
  • 2:54 - 2:55
    如果原子數增加了
    形狀當然也跟著變複雜
  • 2:55 - 2:57
    如果原子數增加了
    形狀當然也跟著變複雜
  • 2:57 - 2:59
    我們剛剛舉的例子
  • 2:59 - 3:01
    都有一個明確的中心原子
  • 3:01 - 3:02
    但大部分的分子
  • 3:02 - 3:04
    從醫藥等級的小分子
  • 3:04 - 3:07
    到又臭又長的 DNA 或蛋白質
    等高分子聚合物
  • 3:07 - 3:08
    都沒有中心分子
  • 3:08 - 3:11
    重要的是
    原子鍵結它們會自己排好
  • 3:11 - 3:12
    依據法則
  • 3:12 - 3:15
    同性相斥最遠
    異性相吸最近
  • 3:15 - 3:17
    找到最合適的排列組態
  • 3:17 - 3:21
    有些分子甚至
    有兩種以上的安定組態
  • 3:21 - 3:25
    變換不同的組態
    就會產生很多很酷的化學現象
  • 3:25 - 3:30
    即便是分子成份不變
    即其中的原子種類、原子數目
  • 3:30 - 3:32
    沒有改變
Title:
分子是什麼形狀？- 喬治‧載登 (George Zaidan) 及查爾斯‧莫頓 (Charles Morton)
Description:

觀看完整內容：http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-shape-of-a-molecule-george-zaidan-and-charles-morton

分子除了密度極高的原子核，以及把原子核鍵結在一起的電子雲之外，幾乎全是空的。分子形成時，它把自己排列成在相異電荷間有最大的吸引力，而相同電荷間則具最小的互斥力。喬治‧載登 (George Zaidan) 及查爾斯‧莫頓 (Charles Morton) 替我們塑造分子的圖像。

授課：喬治‧載登 (George Zaidan) 及查爾斯‧莫頓 (Charles Morton)
動畫：畢芬‧林區 (Bevan Lynch)
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
03:48

Chinese, Traditional subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.