π軌域

在化學與原子物理學中，π軌域（英語：）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。

乙烯的π軌域模型

結構
苯的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，而苯的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，未混成的軌域有可能形成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
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：)並非是電子殼層的能階(繁體：)。

π*軌域

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
条目：π键

參見

參考文獻
  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.
  • 曾國輝《原子結構》建宏出版社 台北市 1999 ISBN 957-724-801-2
  • 曾國輝《化學鍵》建宏出版社 台北市 1999 ISBN 957-724-802-0
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