1
00:00:06,920 --> 00:00:09,497
分子長得什麼樣？

2
00:00:09,497 --> 00:00:12,161
嗯... 分子裡面大部份是空空的

3
00:00:12,161 --> 00:00:14,599
原子質量幾乎全都塞在


4
00:00:14,599 --> 00:00:17,147
非常非常擠的原子核裡

5
00:00:17,147 --> 00:00:18,257
而電子

6
00:00:18,257 --> 00:00:20,609
則決定原子間的鍵結方式

7
00:00:20,609 --> 00:00:21,781
電子鍵比較像是

8
00:00:21,781 --> 00:00:23,644
一整團電子雲

9
00:00:23,644 --> 00:00:25,157
而不是一顆顆單獨的粒子

10
00:00:25,997 --> 00:00:28,604
所以說，分子的形狀比較接近雲

11
00:00:28,604 --> 00:00:31,006
而不像是... 一座雕像的形狀

12
00:00:31,006 --> 00:00:32,411
但對所有分子來說

13
00:00:32,411 --> 00:00:35,726
至少會有 1 種
排列原子核和電子的方式

14
00:00:35,726 --> 00:00:38,842
使相異電荷間的吸引力會最大

15
00:00:38,842 --> 00:00:42,599
而相同電荷間的互斥力會最小

16
00:00:42,599 --> 00:00:44,347
假設只有最外圈的電子
會對分子的形狀產生影響

17
00:00:44,347 --> 00:00:45,891
假設只有最外圈的電子
會對分子的形狀產生影響

18
00:00:45,891 --> 00:00:48,808
假設只有最外圈的電子
會對分子的形狀產生影響

19
00:00:49,454 --> 00:00:50,714
同時我們也假設

20
00:00:50,714 --> 00:00:52,893
原子之間的電子雲
也就是分子鍵

21
00:00:52,893 --> 00:00:54,561
原子之間的電子雲
也就是分子鍵

22
00:00:54,561 --> 00:00:57,469
形狀像一條熱狗

23
00:00:57,469 --> 00:01:00,289
記得原子核是帶正電

24
00:01:00,289 --> 00:01:02,245
電子則是帶負電

25
00:01:02,245 --> 00:01:03,731
如果所有的原子核
都自己聚在一塊

26
00:01:03,731 --> 00:01:04,821
如果所有的原子核
都自己聚在一塊

27
00:01:04,821 --> 00:01:06,989
而所有的電子也都聚在一塊

28
00:01:06,989 --> 00:01:09,233
它們會互相排斥而飛散

29
00:01:09,233 --> 00:01:11,005
那就沒什麼用了

30
00:01:11,451 --> 00:01:14,103
1776 年，物理學家伏特

31
00:01:14,103 --> 00:01:16,599
他在發明電池的數十年前

32
00:01:16,599 --> 00:01:18,263
先是發現了甲烷 (Methane)

33
00:01:18,263 --> 00:01:22,133
甲烷的分子式是 CH4

34
00:01:22,133 --> 00:01:23,126
這個分子式告訴我們
每個甲烷分子裡面

35
00:01:23,126 --> 00:01:24,800
這個分子式告訴我們
每個甲烷分子裡面

36
00:01:24,800 --> 00:01:28,442
含有 1 個碳原子和 4 個氫原子

37
00:01:28,442 --> 00:01:31,139
但從分子式卻看不出來
誰和誰相互鍵結

38
00:01:31,139 --> 00:01:34,532
也看不出這些原子
在空間中的排列方式

39
00:01:34,532 --> 00:01:36,742
從碳的電子組態可知

40
00:01:36,742 --> 00:01:39,531
碳原子最多可以連結
四個以上的原子

41
00:01:39,531 --> 00:01:41,576
而每個氫原子
則只能連接一個原子

42
00:01:41,576 --> 00:01:43,034
而每個氫原子
則只能連接一個原子

43
00:01:43,034 --> 00:01:44,402
所以，我們可以推論

44
00:01:44,402 --> 00:01:49,058
碳原子應該是中心原子
以和其他氫原子相結合

45
00:01:49,128 --> 00:01:51,650
每個鍵結即代表兩個共用電子

46
00:01:51,658 --> 00:01:54,570
每對共用電子對則用線段表示

47
00:01:54,570 --> 00:01:58,261
現在我們可以畫出
這個分子的平面圖

48
00:01:58,261 --> 00:02:00,826
但在空間中看起來是如何呢？

49
00:02:00,826 --> 00:02:01,807
合理的說

50
00:02:01,807 --> 00:02:05,599
每個鍵結都代表著
帶有負電荷的範圍

51
00:02:05,599 --> 00:02:07,403
正因為同性相斥

52
00:02:07,403 --> 00:02:09,569
原子最喜歡的排列組態

53
00:02:09,569 --> 00:02:12,330
是每個鍵結離得越遠越好

54
00:02:12,330 --> 00:02:13,743
所以，要讓所有鍵結離得最遠

55
00:02:13,743 --> 00:02:16,361
所以，要讓所有鍵結離得最遠

56
00:02:16,361 --> 00:02:18,902
最理想的形狀，就會變成這樣

57
00:02:18,902 --> 00:02:20,858
我們稱為：四面體

58
00:02:20,858 --> 00:02:22,901
如果含有不同的原子

59
00:02:22,901 --> 00:02:25,323
形狀也多有不同

60
00:02:25,323 --> 00:02:28,299
例如：氨 NH3 
是金字塔形

61
00:02:28,299 --> 00:02:31,122
二氧化碳 CO2 
則是一直線

62
00:02:31,122 --> 00:02:34,548
水 H2O 
形狀有點像彎折的手臂

63
00:02:34,548 --> 00:02:37,129
三氟化氯 ClF3
形狀則像是一個英文字母 T

64
00:02:37,129 --> 00:02:38,655
三氟化氯 ClF3
形狀則像是一個英文字母 T

65
00:02:38,655 --> 00:02:45,819
我們現在是要
建立原子和電子的3D排列模型

66
00:02:45,827 --> 00:02:48,138
我們還是要做實驗
看看這些分子實際上的形狀

67
00:02:48,138 --> 00:02:50,489
是不是和我們想的一樣

68
00:02:50,489 --> 00:02:51,362
答案提示：

69
00:02:51,362 --> 00:02:53,554
大部份是對的，但有些錯了

70
00:02:53,554 --> 00:02:54,938
如果原子數增加了
形狀當然也跟著變複雜

71
00:02:54,938 --> 00:02:56,937
如果原子數增加了
形狀當然也跟著變複雜

72
00:02:56,937 --> 00:02:58,574
我們剛剛舉的例子

73
00:02:58,574 --> 00:03:01,071
都有一個明確的中心原子

74
00:03:01,071 --> 00:03:02,325
但大部分的分子

75
00:03:02,325 --> 00:03:03,948
從醫藥等級的小分子

76
00:03:03,948 --> 00:03:06,774
到又臭又長的 DNA 或蛋白質
等高分子聚合物

77
00:03:06,774 --> 00:03:08,103
都沒有中心分子

78
00:03:08,103 --> 00:03:11,038
重要的是
原子鍵結它們會自己排好

79
00:03:11,038 --> 00:03:12,316
依據法則

80
00:03:12,316 --> 00:03:15,432
同性相斥最遠
異性相吸最近

81
00:03:15,432 --> 00:03:17,107
找到最合適的排列組態

82
00:03:17,107 --> 00:03:20,679
有些分子甚至
有兩種以上的安定組態

83
00:03:20,698 --> 00:03:25,390
變換不同的組態
就會產生很多很酷的化學現象

84
00:03:25,430 --> 00:03:29,906
即便是分子成份不變
即其中的原子種類、原子數目

85
00:03:29,906 --> 00:03:31,585
沒有改變