杂化轨道理论
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杂化轨道理论杂化轨道理论基本介绍核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态,即基态。
而在某些外加作用下,电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态,即激发态。
在形成分子的过程中,由于原子间的相互影响,单个原子中,具有能量相近的两个电子亚层中,具有能量较低的电子亚层的一个或多个电子会激发而变为激发态,进入能量较高的电子亚层中去,即所谓的跃迁现象,从而新形成了一个或多个能量较高的电子亚层。
此时,这一个与多个原来处于较低能量的电子亚层的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的电子亚层中的电子相同。
这样,这些电子的轨道便混杂在一起,这便是杂化,而这些电子的状态也就是所谓的杂化态。
概述1931年,Linus Carl Pauling提出轨道杂化理论。
实验事实基础是许多分子的键角不等于原子轨道间夹角。
如氧原子与氢原子组成的水分子H-O-H的键角是104.5o,不等于氧的2py与2pz轨道间的夹角90o。
类似的,NH3分子中H-N-H的键角也不等于90o,实际测得107.3o。
实验测得甲烷分子CH4是四面体结构,H-C-H键角为109.5o。
要点⑴ 在形成分子(主要是化合物)时,同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道 (一般为同一能级组的原子轨道)可以进行线性组合(杂化),重新分配能量和确定空间方向,组成数目相等的新的一组原子轨道。
⑵杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。
因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了,用大的一头与其他原子的轨道重叠,重叠部分显然会增大。
⑶ 形成的杂化轨道之间应尽可能地满足最小排斥原理(化学键间排斥力越小,体系越稳定),为满足最小排斥原理,杂化轨道之间的夹角应达到最大。
⑷ 分子的空间构型主要取决于分子中σ键形成的骨架,杂化轨道形成的键均为σ键,所以,杂化轨道的类型与分子的空间构型相关。
相关概念在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道线性组合成新的原子轨道,这个过程叫做原子轨道的杂化,产生的新轨道叫做杂化轨道。
杂化轨道理论(图解)一、原子轨道角度分布图S Px Py Pz dz2dx2-y2dxy dxz dyz二、共价键理论和分子结构㈠、共价键理论简介1、经典的化学键电子理论:1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。
他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实,提出各元素原子总是力图(通过得失电子或共用电子对)使其最外层具有8电子的稳定结构。
柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。
路易斯提出,原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [kǝu`veilent]bond[bכnd])。
用黑点代表价电子(即最外层s,p轨道上的电子),可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。
为了方便,常用短线代替黑点,用“-”表示共用1对电子形成的共价单键,用“=”表示2对电子形成的共价双键,“≡”表示3对电子形成的共价叁键。
原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[lǝun]pair[pεǝ]electron[i`lektrכn])。
Lewis结构式的书写规则又称八隅规则(即8电子结构)。
评价贡献:Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。
局限性:①、未能阐明共价键的本质和特性;②、八隅规则的例外很多。
PCl5SF6BeCl2BF3NO,NO2…中心原子周围价电子数10 12 4 6 含奇数价电子的分子…③、不能解释某些分子的性质。
含有未成对电子的分子通常是顺磁性的(即它们在磁场中表现出磁性)例如O2。
2、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论,简称VB理论(电子配对法)。
1931年,鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念,获1954年诺贝尔化学奖。
3、1928年-1932年,德国的洪特(F.Hund)和美国的马利肯(R.S.Mulliken)两位化学家提出分子轨道理论,简称MO 理论。
杂化轨道理论在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫做杂化轨道。
1基本介绍杂化轨道理论(hybrid orbital theory)是1931年由鲍林(Pauling L)等人在价键理论的基础上提出,它实质上仍属于现代价键理论,但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态,即基态。
而在某些外加作用下,电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态,即激发态。
在形成分子的过程中,由于原子间的相互影响,单个原子中,具有能量相近的两个能级中,具有能量较低的能级的一个或多个电子会激发而变为激发态,进入能量较高的能级中去,即所谓的跃迁现象,从而新形成了一个或多个能量较高的能级。
此时,这一个或多个原来处于较低能量的能级的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的能级中的电子相同。
这样,这些电子的轨道便混杂在一起,这便是杂化,而这些电子的状态也就是所谓的杂化态。
用化学语言讲,杂化轨道理论从电子具有波动性、波可以叠加的观点出发,认为一个原子和其他原子形成分子时,中心电子所用的电子轨道不是原来纯粹的s轨道或p轨道,而是若干不同类型、能量相近的电子轨道经叠加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向,组成了同等数目的能量完全相同的新的电子轨道——杂化轨道,以满足化学结合的需要。
这一过程称为电子轨道的杂化。
2基本要点只有最外电子层中不同能级中的电子可以进行轨道杂化,且在第一层的两个电子不参与反应。
不同能级中的电子在进行轨道杂化时,电子会从能量低的层跃迁到能量高的层,并且杂化以后的各电子轨道能量相等又高于原来的能量较低的能级的能量而低于原来能量较高的能级的能量。
当然的,有几个原子轨道参加杂化,杂化后就生成几个杂化轨道。
杂化轨道成键时,要满足原子轨道最大重叠原理。
杂化后的电子轨道与原来相比在角度分布上更加集中,从而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大,形成的共价键更加牢固。