化学原子有几种杂化轨道?
2019-11-09

(1)s-p型杂化

只有s轨道和p轨道参与的杂化,主要有以下三种类型:

1.sp杂化 

sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道形成的,其形状不同于杂化前的s轨道和p轨道。每个杂化轨道含有二分之一的s轨道成分和二分之一的p轨道成分。

两个杂化轨道在空间的伸展方向呈直线形,夹角180°。如:C2H2、BeCl2分子。

2.sp2杂化 

sp2杂化轨道由1个ns轨道和2个np轨道组合而形成的,每个杂化轨道含有三分之一的s轨道成分和三分之二p轨道成分,杂化轨道间夹角为120°,呈平面三角形分布。

如C2H4、BF3分子。

3.sp3杂化 

sp3杂化轨道由1个ns轨道和3个np轨道组合而形成的,每个杂化轨道含有四分之一s轨道成分和四分之三p轨道成分。

杂化轨道间夹角为109°28′,空间构型为四面体形。如:CH4分子、[NH4]+离子。

(2)s-p-d型杂化

ns轨道,np轨道,nd轨道一起参与杂化称为s-p-d型杂化,主要有以下几种类型:

sp3d杂化 

sp3d杂化是由1个ns轨道,3个np轨道和一个nd轨道组合而成的,它的5个杂化轨道在空间呈三角双锥形,三角形平面键角为120°,竖直方向键角为180°,竖直与平面键角为90°。

如:PCl5分子。

sp3d2杂化 

sp3d2杂化是由1个ns轨道,3个np轨道和2个nd轨道组合而成的,它的6个杂化轨道在空间呈正八面体形,正方形平面键角为90°,竖直方向键角为180°,竖直与平面键角为90°。

如:SF6分子。

sp3d3杂化 

sp3d3杂化是由1个ns轨道,3个np轨道和3个nd轨道组合而成的,它的7个杂化轨道在空间呈五角双锥形,五边形平面键角为72°,竖直方向键角为180°,竖直与平面键角为90°。

如:IF7分子。

此外还有以内层的(n-1)d轨道,ns轨道,np轨道一起参与的杂化方式,它主要存在于过渡金属配位化合物中,例如d3sp3杂化、d2sp3杂化等。

(3)等性杂化和不等性杂化

杂化过程中形成杂化轨道可能是一组能量简并的轨道,也可能是一组能量彼此不相等的轨道。因此,轨道的杂化方式可分为等性杂化和不等性杂化。

等型杂化 

一组杂化轨道中,若参与杂化的各原子轨道s,p,d等成分相等,则杂化轨道的能量相等,这种杂化称为等性杂化。如BeCl2分子,BF3分子,CH4分子,SF6分子等均为等性杂化。

不等性杂化 一组杂化轨道中若参与杂化的各原子轨道(s,p,d等)成分并不相等,则杂化轨道的能量不相等,这种杂化称为不等性杂化。

若参与杂化的原子轨道不仅包含具有未成对电子的原子轨道,也包含具有成对电子的原子轨道,这种情况下的杂化经常是不等性杂化。

比如水分子呈V型(O原子sp3杂化,氢氧键各占一条轨道,2对孤对电子各占一条轨道),氨分子呈三角锥形,皆因为此。

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