原子雜化軌道理論

1、 主講人：蔣毅民 教授知識(shí)回顧：價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)。問(wèn)題：在H2S分子中兩個(gè)S-H鍵的夾角為什么 是90 而不是180 ？HHSCH4的分子結(jié)構(gòu)C 原子的基態(tài)為1s22s22px12py12pz0H2O的分子結(jié)構(gòu)O 原子的基態(tài)為1s22s22px12py12pz2CHHHH109.5 OHH104.51、SP3雜化（以甲烷的分子結(jié)構(gòu)為例）基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)雜化態(tài)雜化態(tài)雜化雜化這4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫1s軌道重疊成鍵，形成CH4分子。所以四個(gè)C-H鍵是等同的。雜化態(tài)雜化態(tài)CHHHH盡管電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)需要一定的能量但其激發(fā)后能形成4個(gè)共價(jià)鍵比電子不激發(fā)只形成兩個(gè)C-H

2、鍵放出的能量要大得多，這些能量足以補(bǔ)償電子激發(fā)所 需的能量而有余，因此，C與H形成化合物時(shí)生成CH4而不是CH2 軌道的雜化更有利于軌道之間的重疊成鍵。因?yàn)殡s化后電子云分布更為集中，可使成鍵的原子軌道間的重疊部分增大，成鍵能力增強(qiáng)，因此C與H原子能結(jié)合成穩(wěn)定的CH4以上是用雜化軌道理論來(lái)解釋CH4的結(jié)構(gòu)，得到了滿意的結(jié)論。從這里我們也可以看出：一個(gè)s軌道和二個(gè)p軌道雜化,產(chǎn)生三個(gè)等同的sp2雜化軌道, sp2雜化軌道間夾角120，呈平面三角形。BFFFsp2雜化軌道示意圖BF3分子的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行sp雜化時(shí)，每個(gè)雜化軌道由 S 軌道和 P 軌道組合而成，兩個(gè)雜化軌道之間的夾角為180。因此由s

3、p雜化軌道構(gòu)成的分子具有直線形的構(gòu)型。BeClClsp雜化軌道示意圖BeCl2分子結(jié)構(gòu)示意圖sp3d2雜化軌道是由一個(gè)s軌道、三個(gè)p軌道和兩個(gè)d軌道組合而成，其特點(diǎn)是6個(gè)sp3d雜化軌道指向正八面體的六個(gè)頂點(diǎn)，相鄰的夾角為90 。FFFFSFFsp3d2雜化軌道示意圖SF6分子的空間結(jié)構(gòu) CHHHHNHHHOHHCH4NH3H2O109.5(3) 雜化只能發(fā)生在能級(jí)接近的軌道之間，如主量子數(shù)相同的s、p、d軌道之間，或(n-1)d與ns、np之間，能量也是相近的。亞層符號(hào)按能級(jí)升高的順序排列，例如d2sp3和sp3d2代表不同雜化軌道。(1 ) 軌道雜化是指同一個(gè)原子中相關(guān)軌道的混合,由此產(chǎn)生的雜化軌道也是原子軌道。 (2)參與雜化的軌道中電子所處的能級(jí)略有不同，而雜化軌道中的電子則處于相同能級(jí)。雜化后能級(jí)相當(dāng)于雜化前有關(guān)電子能級(jí)的中間值。(7) 雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足化學(xué)鍵間最小排斥原理，鍵角越大，排斥力越小。雜化軌道類型不同，成鍵時(shí)鍵角不同，分子的空間結(jié)構(gòu)也不同。(4) 各種雜化軌道的“形狀”均為葫蘆形，由分布在原子核兩側(cè)的大小葉瓣組成，軌道的伸展方向是指大葉瓣的伸展方向，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)往往不給出小葉瓣。(5) 雜化軌道的數(shù)目等于參與雜化的軌道的總數(shù)(6) 雜化軌道可分為等性雜化軌道與不等性雜化軌道兩種。雜化類型spsp2sp3sp3d2用于雜化的原子軌道數(shù)2346雜化軌道數(shù)23