2sp混成軌域的解析

高中化學教授原子軌域及混成（hybridization）軌域時，經常會以示意圖的方式，表達原子軌域的形狀，進而利用各類原子軌域，以相互加成或相減的結果，畫出混成軌域，其間刻意忽略 2s 波函數具有正負值區間的事實。這樣的做法雖然可以免去很多煩雜的說明，避開艱澀的公式推導，但是沒有正負值的波函數做混成處理時，很難說明為何會得到線形、平面三角形及四面體的混成軌域？另外，量子化學處理分子軌域時，常採用理論計算的方式處理，所得的軌域相當複雜，有別於有機化學或普通化學中常見、簡潔的價鍵（valence bond）理論，此二者間有沒有連結的橋樑呢？本文試圖以 2s 與 2p 的混成軌域為例，說明如何由其波函數的相加、相減，得出正確的混成軌域波函數，並利用 excel 軟體繪製出其軌域的等高線圖（contour map）。另以 BeH2 為例，說明價鍵理論所談的分子軌域，其實是理論計算所得結果的精簡版。