σ键
由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键,叫
做σ键。σ键是原子轨道沿轴方向重叠而形成的,具有较大的重叠程度,因此σ键比较稳定。σ键是能围绕对称轴旋转,而不影响键的强度以及键跟键之间的角度(键角。根据分子轨道理论,两个原子轨道充分接近后,能通过原子轨道的线性组合,形成两个分子轨道。其中,能量低于原来原子轨道的分子轨道叫成键轨道,能量高于原来原子轨道的分子轨道叫反键轨道。以核间轴为对称轴的成键轨道叫σ轨道,相应的键叫σ键。以核间轴为对称轴的反键轨道叫σ*轨道,相应的键叫σ*键。分子在基态时,构成化学键的电子通常处在成键轨道中,而让反键轨道空着。
σ键是共价键的一种。它具有如下特点:
1. σ键有方向性,两个成键原子必须沿着对称轴方向接近,才能达到最大重叠。
2. 成键电子云沿键轴对称分布,两端的原子可以沿轴自由旋转而不改变电子云密度的分布。
3. σ键是头碰头的重叠,与其它键相比,重叠程度大,键能大,因此,化学性质稳定。
共价单键是σ键,共价双键有一个σ键,π键,共价三键由一个σ键,两个π键组成。
π键
成键原子的未杂化p轨道,通过平行、侧面重叠而形成的共价键,叫做π键。
1.π键是由两个p轨道从侧面重叠而形成的,重叠程度比σ键小,所以π键不如σ键稳定。当形成π键的两个原子以核间轴为轴作相对旋转时,会减少p轨道的重叠程度,最后导致π键的断裂。
2.根据分子轨道理论,两个原子的p轨道线性组合能形成两个分子轨道。能量低于原来原子轨道的成键轨道π和能量高于原来原子轨道的反键轨道π,相应的键分别叫π键和π*键。分子在基态时,两个p电子(π电子处于成键轨道中,而让反键轨道空着。
3.π键有两块电子云组成,分别位于有两原子核构成的平面两侧,如以它们间所包含原子核的平面称为镜像,他们互为镜像,这种特征称为镜像对称。
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。
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。
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。
(1s-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:sp1杂化,sp2杂化,sp3杂化。
sp杂化轨道角度分布及其空间伸展方向示意图
(2s-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,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相等的并轨道,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。
几种杂化轨道之后的分子空间形态
sp杂化:直线形如:CO2、CS2
sp2杂化:平面三角形(等性杂化为平面正三角形如:BCl3、
sp3杂化:空间四面体(等性杂化为正四面体如:CH4、CCl4
sp3d杂化:三角双锥如:PCl5
sp3d2杂化:八面体(等性杂化为正八面体
sp3d3杂化:五角双锥如:IF7
dsp2杂化:平面四方形(等性杂化为正方形如:Pt(NH32Cl2(顺铂
sp杂化是如何杂化的
sp杂化是由s轨道和一个p轨道杂化形成两个能量均等的轨道,两个sp杂化轨道对称轴之间的夹角是1800;(成一条直线。两个未参与杂化的p轨道互相垂直,并且都与两个sp杂化轨道对称轴组成的直线垂直。
sp杂化:以乙炔为例,碳原子用一个2s轨道和一个2p轨道进行杂化,形成两个相等
的sp杂化轨道。每个sp杂化轨道包含1/2s轨道成分和1/2p轨道成分,这两个sp杂化轨道的对称轴形成180度的夹角,处于同一直线。
分子杂化类型由取决于的孤对电子对数目和成键电子对数目
对于ABn型分子
孤对电子对数目=(A最外层电子数—B成对电子数×n÷2
成键电子对数目=n
对于BeCl2,孤对电子对数目=(2—1×2÷2=0,成键电子对数目=2
二者之和0+2=2,故为sp杂化
对于BF3,孤对电子对数目=(3—1×3÷2=0,成键电子对数目=3
二者之和为0+3=3,故为sp2杂化
以此类推,4为sp3杂化,5为sp3d杂化,6为sp3d2杂化
等性杂化轨道类型夹角分子的空间构型实例
sp杂化108°直线型BtCl3
sp2杂化120°平面三角形HgCl2
sp3杂化109°28′正四面体CH4、SiH4、NH4+
sp3d2杂化90°及180°正八面体SF6
不等性杂化轨道类型(杂化轨道中有孤对电子存在
不等性sp3杂化104°45′三角形H2O H2S
107°5′三角棱锥NH3 PH3
1、离子共存
1.1条件——4大类
一:由于发生复分解反应,离子不能大量共存。
(1有气体产生。
如CO32-、SO32-、S2-、HCO3-、HSO3-、HS-等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。
(2有沉淀生成。
