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杂化轨道

【定义】原子在成键时受到其他原子的作用,原有一些能量较近的原子轨道重新组合成新的原子轨道,使轨道发挥更高的成键效能,这叫做轨道杂化。形成的新原子轨道叫做杂化轨道。

说明】

    1.轨道杂化概念,是由美国化学家鲍林在1931年首先提出的,经过不断深化和完善,现已成为当今化学键理论的重要内容之一。

    2.杂化轨道的成键能力比原轨道的成键能力大大提高。因此由杂化轨道成键时给体系带来的稳定能,远远超过杂化时需要的能量。

    3. n个原子轨道参加杂化而形成n个能量相等、成分和形状完全相同,仅空间方位不同的杂化轨道,这样的杂化方式叫等性杂化。不同的等性杂化方式会形成不同几何构型的分子结构。例如,1s轨道,3个p轨道发生sp3杂化,形成4个sp3 呈正四面体构型。由sp2杂化形成的分子呈平面三角形,由sp杂化形成的分子呈线型。过渡元素常有d轨道参与杂化,如d2sp3由形成的正八面体分子,由dsp2杂化形成的平面正方形分子,由 dsp3杂化形成的三角双锥分子。

    4. 当原有能量较近的原子轨道没有全部参加杂化时,如sp2sp杂化,就会有多余的p轨道留下来进行侧面重叠,形成π型轨道或多中心离域大π轨道。

    5.如果原有的价电子层上有富余的价电子(如NOCl ),则常形成不完全等同的杂化轨道。这些轨道除了空间方位不同外,能量、成分、形状都不完全相同。其中有的用以成键,有的被自己的孤对电子占用,如H2ONH3分子等。H2O分子中氧原子采取不等性sp3杂化,形成四个不完全等同的杂化轨道,其中两两等价,分别和两个氢原子成键及被氧原子的两对孤对电子占有。这些被孤对电子占用的杂化轨道,在合适的条件下也能再跟另一原子的空轨道形成配位键,如H3O+NH4+等。

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