如何判断杂化轨道类型，如何判断离子的杂化轨道类型( 四 )

2022-06-19 小知识

2.杂化的过程
杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。由于四个C-H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体，键角109?0?228＇。
3.杂化轨道的类型
⑴sp杂化 sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的。 sp杂化轨道间的夹角使180?0?2 ，呈直线形。例如，气态的BeCl2分子的结构。 Be原子的电子层结构是1s22s2,从表面上看Be原子似乎不能形成共价键，但是激发状态下， Be的一个2s电子可以进入2p轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与氯原子的3p轨道重叠形成两个sp-pσ键。由于杂化轨道间的夹角为180?0?2 ，所以形成的BeCl2分子的空间构型是直线形的。
⑵sp2杂化 sp2杂化是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的。 sp2杂化轨道间的夹角使120?0?2 ，呈平面三角形。例如BF3分子的结构。 B原子的电子层结构是1s22s22px1,当硼原子与氟原子反应时，硼原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，使B原子的电子层结构是1s22s22px12py1 。硼原子的2s轨道和两个2p轨道杂化组合成三个sp2杂化轨道，硼原子的三个sp2杂化轨道分别与三个氟原子的各一个2p轨道重叠形成三个sp2-p的σ键，由于三个sp2杂化轨道在同一个平面而且杂化轨道间的夹角为120?0?2 ，所以BF3分子具有平面三角形结构。
⑶sp3杂化 sp3杂化是由一个ns轨道和三个np轨道组合而成的。 Sp3杂化轨道间的夹角是109?0?228＇，呈正四面体结构。例如CH4分子的结构。 C原子的电子层结构是1s22s22px12py1 。碳原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，使碳原子的电子层结构是1s22s22px12py12pz1 。碳原子的2s轨道和三个2p轨道杂化组合成四个sp3杂化轨道，碳原子的四个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。所以形成的CH4分子为正四面体，键角109?0?228＇。答案补充杂化后的轨道如果能量相同、成分和形状完全相同，仅空间方位不同，这样的杂化方式是等性杂化。反之为不等性杂化。判断是否为等性杂化基本上可以简单地根据杂化后的轨道与其他原子的连接情况确定。例如NH4+中的N原子采取sp3杂化轨道，连接4个H原子，完全相同，为等性杂化，每个轨道所含有的sp成分相同。 H3O+中有孤队电子占据一个空轨道，所以其杂化方式为不等性的sp3杂化。
如何判断分子杂化轨道的类型根据价层电子对互斥理论，中心原子价电子对数＝σ 键数＋孤电子对数，如果已知σ键数和孤电子对数，就可以逆向判断出中心原子价电子对数，从而判断出杂化方式。

根据结构代换判断：有机化学中的取代反应是有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应，根据取代反应机理，发生取代后其中心原子的结构和成键方式都应该不变。由此启发，对于一些复杂的分子，我们可以将其中的某些原子团代换成原子，变成简单熟悉的分子，根据这个分子的空间构型和杂化轨道类型，来判断原来的分子的空间构型和杂化轨道类型。
扩展资料：
注意事项：
只有在形成分子的过程中，中心原子能量相近的原子轨道才能进行杂化，孤立的原子不可能发生杂化。

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