雜化軌道理論雜化軌道的概念雜化軌道的形成規(guī)律雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型

目錄Contents123雜化軌道的概念1雜化軌道的概念Part1

首先以CH4

為例討論其分子的成鍵情況和分子幾何構(gòu)型。

為了從理論上解釋多原子分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，Pauling在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上提出雜化軌道理論。

C的電子構(gòu)型為2s22p2，電子軌道圖為只有2個(gè)成單電子。

因此，CH4形成的過程中，C原子的電子要發(fā)生重排。雜化軌道的概念Part1

（1）激發(fā)C原子的基態(tài)電子結(jié)構(gòu)為

1s22s22px12py1激發(fā)2p2s2p2s雜化軌道的概念Part1（2）雜化2p2s雜化sp3

雜化軌道具有一定的形狀和方向

雜化軌道的數(shù)目等于參加雜化的原子軌道數(shù)目雜化軌道的概念Part1（3）成鍵

CH4形成的過程中，C原子有激發(fā)的步驟，以得到4個(gè)單電子軌道，而這4個(gè)原子軌道并不維持原來的狀態(tài)，而是發(fā)生“雜化”，得到4個(gè)等同的軌道，再與氫原子的1s軌道成鍵。

雜化軌道的形成規(guī)律2雜化軌道的形成規(guī)律Part2（1）原子軌道的雜化，只有在形成分子過程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子其軌道不可能發(fā)生雜化。

（4）原子軌道雜化后，其成鍵能力均強(qiáng)于未雜化的原子軌道的成鍵能力。不同類型的雜化軌道的成鍵能力不同，大致的順序如下：sp<sp2<sp3<dsp2<sp3d<sp3d2

（3）在成鍵的實(shí)際過程中，激發(fā)和雜化是同時(shí)發(fā)生的。（2）只有能量相近的軌道才能發(fā)生雜化。01020403雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型3雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3

根據(jù)組成雜化軌道的原子軌道的種類和數(shù)目的不同，可將雜化軌道分成以下類型：（1）sp雜化

+

s軌道+p軌道+sp雜化軌道雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（1）sp雜化如BeCl2

分子的化學(xué)鍵

Be的價(jià)電子構(gòu)型為2s22p0

2

條

sp

雜化軌道呈直線形分布，分別與

2

個(gè)

Cl

的

3p軌道成鍵，故

BeCl2

分子為直線形。激發(fā)雜化2s2psp雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（2）sp2雜化sp2

雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道組成的。

在sp2

雜化軌道中，s和p的成份分別占

和。1323

sp2

雜化軌道的空間伸展方向呈平面三角形，夾角120

，

3條

sp2雜化軌道指向正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（2）sp2雜化

例如BCl3的成鍵，B的價(jià)電子構(gòu)型2s22p1

3個(gè)sp2雜化軌道呈平面三角形分布，分別與

3

個(gè)Cl的3p成

鍵。2s2psp2激發(fā)雜化雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（3）

sp3

雜化sp3

雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道組成的。

在

sp3

雜化軌道中，s和p的成份分別占

和。1434

sp3

雜化軌道的空間伸展方向呈四面體型，夾角109

28

，4條

sp3雜化軌道，指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（3）

sp3

雜化激發(fā)雜化

4個(gè)

sp3雜化軌道呈正四面體分布，分別與4個(gè)H的1s成

鍵。

故

CH4中沒有未參與雜化的軌道，且無雙鍵。例如CH4

的成鍵C的價(jià)電子構(gòu)型2s22p2雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（4）其他雜化類型及其構(gòu)型

sp3d雜化

5條雜化軌道，指向三角雙錐形的五個(gè)頂點(diǎn)。三種夾角

90

，120

和180

sp3d2雜化

6

條雜化軌道，呈正八面體分布兩種夾角

90

和180

雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（4）其他雜化類型及其構(gòu)型例如SF6

分子的成鍵S的價(jià)電子構(gòu)型2s22p4雜化sp3d2雜化軌道3s3p3d雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3（4）其他雜化類型及其構(gòu)型

6個(gè)sp3d2

雜化軌道呈正八面體形分布，分別與6個(gè)

F的

2p成

鍵。

故SF6

分子呈正八面體形。sp3d2雜化軌道雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3

（5）等性雜化和不等性雜化

雜化過程中形成的雜化軌道可能是一組能量相等的軌道，也可能是一組能量彼此不相等的軌道，因此軌道的雜化可以分為等性雜化和不等性雜化。

等性雜化若參與雜化后的各原子軌道

s，p，d等成分完全相等，則雜化軌道的能量相等。激發(fā)雜化

如甲烷中

C的sp3雜化，4條sp3

雜化軌道能量一致。雜化軌道類型及分子幾何構(gòu)型Part3

（5）等性雜化和不等性雜化

不等性雜化

若參與雜化的原子軌道不僅包含具有未成對(duì)電子的原子軌道，也包含具有成對(duì)電子的原子軌道，這種情況下導(dǎo)致雜化后的軌道中s，p，d

等成分不相等，則雜化軌道的能量不相等，這種雜化稱為不等性雜化。