分子是什麼形狀?- 喬治‧載登 (George Zaidan) 及查爾斯‧莫頓 (Charles Morton)
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0:07 - 0:09分子長得什麼樣?
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0:09 - 0:12嗯... 分子裡面大部份是空空的
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0:12 - 0:15原子質量幾乎全都塞在
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0:15 - 0:17非常非常擠的原子核裡
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0:17 - 0:18而電子
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0:18 - 0:21則決定原子間的鍵結方式
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0:21 - 0:22電子鍵比較像是
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0:22 - 0:24一整團電子雲
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0:24 - 0:25而不是一顆顆單獨的粒子
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0:26 - 0:29所以說,分子的形狀比較接近雲
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0:29 - 0:31而不像是... 一座雕像的形狀
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0:31 - 0:32但對所有分子來說
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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
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0:39 - 0:43而相同電荷間的互斥力會最小
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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
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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
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0:57 - 1:00記得原子核是帶正電
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1:00 - 1:02電子則是帶負電
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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
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1:07 - 1:09它們會互相排斥而飛散
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1:09 - 1:11那就沒什麼用了
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1:11 - 1:141776 年,物理學家伏特
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1:14 - 1:17他在發明電池的數十年前
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1:17 - 1:18先是發現了甲烷 (Methane)
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1:18 - 1:22甲烷的分子式是 CH4
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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
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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
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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
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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
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1:52 - 1:55每對共用電子對則用線段表示
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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?
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2:01 - 2:02合理的說
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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
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2:07 - 2:10原子最喜歡的排列組態
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2:10 - 2:12是每個鍵結離得越遠越好
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2:12 - 2:14所以,要讓所有鍵結離得最遠
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2:14 - 2:16所以,要讓所有鍵結離得最遠
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2:16 - 2:19最理想的形狀,就會變成這樣
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2:19 - 2:21我們稱為:四面體
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2:21 - 2:23如果含有不同的原子
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2:23 - 2:25形狀也多有不同
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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
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2:50 - 2:51答案提示:
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2:51 - 2:54大部份是對的,但有些錯了
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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
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2:59 - 3:01都有一個明確的中心原子
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3:01 - 3:02但大部分的分子
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3:02 - 3:04從醫藥等級的小分子
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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
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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
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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
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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
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- 分子是什麼形狀?- 喬治‧載登 (George Zaidan) 及查爾斯‧莫頓 (Charles Morton)
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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) - Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 03:48
Geoff Chen approved Chinese, Traditional subtitles for What is the shape of a molecule? - George Zaidan and Charles Morton | ||
Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for What is the shape of a molecule? - George Zaidan and Charles Morton | ||
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Regina Chu
Good. Just some cosmetic changes.