落體運動

[拼音]：jiajian jiegoushi

[英文]：valence-bond structural formulas

用來描述分子中共價鍵形象的圖示，表示方法為在組成分子的一對原子之間畫一短線表示一個電子對鍵。例如甲烷分子的結構式寫成左式Ⅰ。式Ⅱ表示CH4分子不是平面的，這樣的結構式適合於描寫定域鍵。當分子中離域化比較顯著時，這種描述就遇到了困難，典型例子就是苯分子。

苯的化學組成很簡單，為C6H6，但是長期以來，化學家一直寫不出一個適當的、完美的價鍵結構式來描述它。即使按照F.A.凱庫勒的想法，苯分子中雙鍵來回振盪於兩個凱庫勒結構之間（見

），也不能解釋為什麼苯不與不飽和試劑發生加成作用。直到量子力學出現，苯分子結構才得到解決。

苯分子有六個碳-碳σ定域鍵和六個碳-氫σ鍵。把它們視做固定的實，每個碳原子有一個 2pz軌道（稱π 軌道），這種只處理 π電子的方法稱 π電子模型。每一對相鄰碳原子生成一個（π 電子）定域鍵，存在兩種成鍵方式（圖b）。這兩種結構就是通常所謂的凱庫勒結構（圖bⅠ和Ⅱ）。兩種結構的價鍵波函式可以寫成：

ψI＝(1，2)(3，4)(5，6)

ψⅡ＝(2，3)(4，5)(6，1)

這裡（1，2）＝［2pz1(1)2pz2(2)+2pz2(1)2pz1(2)］，其餘類似。 如果鍵 C1-C2、C3-C4、C5-C6比C2-C3、C4-C5、C6-C1的鍵長短些，則結構（Ⅰ）比結構（Ⅱ）穩定(見

)。但是實驗上已知苯中碳-碳鍵長都相等（1.397埃）， 所以上述兩種結構的電子能量相等，稱兩種結構為“等價結構”。兩種結構的共振雜化體的歸一化波函式是：

ψ＝N(ψI+ψⅡ)

由此算出的能量比按照任何一個凱庫勒結構所算出的能量都低，共振能等於共振雜化體與一個凱庫勒結構能量之差。用Q和J分別表示苯分子中一對相鄰碳原子的庫侖積分和交換積分，則兩種凱庫勒結構的π電子能量可寫成：

EI＝EⅡ＝6Q+1.5J

函式N(ψI+ψⅡ)的π電子能量為：

EI+Ⅱ＝6Q+2.4J

共振能Er為：

Er＝ΔE＝EI+Ⅱ-EI＝0.9J

如果分子波函式中再包括三個杜瓦結構的貢獻：

計算的π電子能量為：

E

＝6Q+2.6J

共振能為：Er＝1.1J即杜瓦結構貢獻較小。

通常忽略杜瓦結構，用貢獻較大的兩種凱庫勒結構式中間加一雙頭箭號凮表示，即將苯分子的真實結構寫成下式：

通常的價鍵結構式只有在下述條件下才有意義，即它所表示的共振結構貢獻最大，其他共振結構貢獻可以忽略，例如二氧化碳分子的結構式可寫成O＝C＝O。