雙原子分子 C2 的結構式是 C-C、C=C 還是 C≡C ?

李明憲

問題:雙原子分子 C2 的結構式

C-C、C=C、C≡C ?哪個較接近真實?碳碳四重鍵可能嗎?

如果利用路易斯符號來分析, 是不是就有四重鍵了呢?

 

以下的論證合理嗎?

同意或不同意,都請你簡單的說個理由。

 

如何利用量子力學計算來幫忙我們回答這個問題?

在前面的單元裡,我們已經學習到鍵級指標可以透過 Population Analysis 來估計預測。而且乙烷 (C2H6)、乙烯 (C2H4)、乙炔 (C2H2) 恰好有一個碳碳單鍵、雙鍵三鍵的倍數關係。試想我們如果針對雙原子碳分子進行一樣的計算,那麼我們就可以從前面的數值來定位 C2 的。

 

操作:C2 的鍵級與鍵長計算

 

 

 

 

選擇分子後,同時按下 Shift 跟 滑鼠中鍵(滾輪) 來平移分子

 

移至大約中間的位置,

 

按鍵盤上的向左方向鍵兩次(每次四十五度),再將其中一個移到中間。

 

Build -> Crystals -> Rebuild 可以將被移出的週期性影像清除 (其實如果不清除二,也不會影響計算的結果)

 

 

 

在 Electronic -> More 中的 Electronic minimizer 使用 All Bands / EDFT,會讓 C2 計算更穩定順利

 

 

 

 

 

 

接著進行分析結果指派到糢型結構�堶�

 

 

 

 

 

進行對照組 C2H6、C2H4、C2H2 計算,有進行幾何結構最佳化的情況

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

小結論

C2 鍵長:1.27

C2 鍵級:1.80

C2H6 鍵長:1.53

C2H6 鍵級:0.61

C2H4 鍵長:1.33

C2H4 鍵級:1.21

C2H2 鍵長:1.21

C2H2 鍵級:1.98

整理成表格以後:

  C2H6 C2H4 C2 C2H2
鍵長
1.53
1.33
1.27
1.21
鍵級
0.61
1.21
1.80
1.98

 

從計算的鍵級來跟對炤組比較。雙原子,碳分子 C2 的鍵級應該是大於2小於3。

 

那麼這個分子的鍵結與反鍵軌域各又是哪些呢?