高中化学 杂化轨道理论的基本要点

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杂化轨道理论的基本要点

1.只有能量相近的原子轨道才能进行杂化,同时只有在形成分子的过程中才会发生,而孤立的原子是不可能发生杂化的。在形成分子时,通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。

2.杂化轨道的成键能力比原来未杂化的轨道的成键能力强,形成的化学键的键能大。因为杂化后原子轨道的形状发生变化,电子云分布集中在某一方向上,比未杂化的s、p、d轨道的电子云分布更为集中,重叠程度增大,成键能力增强。

3.杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数。

4.杂化轨道成键时,要满足化学键间最小排斥原理。键与键间排斥力的大小决定于键的方向,即决定于杂化轨道间的夹角。故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。

杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。中心原子杂化轨道、孤电子对数及与之相连的原子数间的关系是:杂化轨道数=孤电子对数+与之相连的原子数。杂化前后轨道总数比变,杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子,未杂化的轨道与杂化轨道所在平面垂直,可用来形成π键。

常见杂化方式

(1)sp杂化:直线型如:CO2、CS2

(2)sp2杂化:平面三角形(等性杂化为平面正三角形)如:

BCl3C2H4

不等性杂化为V字型如:H2O H2S OF2

(3)sp3杂化:空间四面体(等性杂化为正四面体)如:CH4、CCl4

不等性杂化为三角锥如:NH3PCl3H3O+

sp3d杂化:三角双锥

sp3d2杂化:八面体(等性杂化为正八面体)

杂化轨道理论认为:原子在形成分子时,由于原子间相互作用的影响,若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成一组新轨道,这种重新组合的过程称为杂化hybridation),所形成的新的原子轨道称为杂化轨道(hybrid orbit)。

什么叫杂化?同一原子的能量相近的原有的原子轨道“混杂”起来,重新组合形成新轨道的过程,叫做杂化。

什么叫杂化轨道?新组合的原子轨道叫做杂化轨道。

为什么要杂化?杂化轨道形成的化学键的强度更大,体系的能量更低。

杂化的动力:受周围原子的影响。

为什么杂化后成键,体系的能量降低?杂化轨道在一个方向上更集中,便于轨道最大重叠。

杂化轨道的构型决定了分子的几何构型:杂化轨道有利于形成σ键,但不能形成π键。由于分子的空间几何构型是以σ键为骨架,故杂化轨道的构型就决定了其分子的几何构型。

一.杂化轨道理论的基本要点

(1)概念:原子在形成分子时,为了增强成键能力,同一原子中能量相近的不同类型(S、P、D…)的几个原子轨道可以相互叠加进行重新组

s,p s,p s,p

②sp2杂化轨道:是一个原子的1个ns轨道和2个np轨道之间进行杂化,形成3个等价的sp2杂化轨道。3个sp2杂化轨道互成120°,sp2杂化形成平面正三角形分子。例如BCl3的成键过程,b原子的杂化。

③sp3杂化轨道:是一个原子的1个s轨道和3个p轨道之间进行杂化,形成4个等价的sp3杂化轨道。4个sp3杂化轨道互成109.5°,sp3杂化形成正四面体结构分子。例如CH4的成键过程,C原子的杂化。

特殊:BeCl2是共价化合物,在气态为双聚分子(BeCl2)2(在773~873K下),温度再高时,二聚体解离为单体BeCl2,在1273K完全离解。固态BeCl2具有无限长链结构。在BeCl2(g)中Be为sp杂化,直线型。在双聚体(BeCl2)2(g)中Be为sp2杂化。在固态BeCl2中Be为sp3杂化。