杂化轨道理论

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1、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

2、CarlPauling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

3、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。，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。可以杂化的的轨道为：1、ns与np、2、ns,np与nd3、ns,np与（n-1)d注意：

4、1、当分子中的一个原子仅以一个单键（σ键）与其它原子相连时，该原子轨道为sp3杂化，如HCl、HBr、HI、Cl2。2、杂化时，轨道的数目不变。3、杂化轨道形成的键均为σ键。4、每个杂化轨道有一个电子或孤对电子，不存在空的杂化轨道。5、杂化轨道之间的夹角应达到最大。6、轨道杂化前不一定有电子跃迁现象。7、原子轨道杂化的结果力图使该原子与其它原子形成的所有σ键稳定且能量均匀。杂化过程1电子跃迁：基态原子中已配对的s轨道电子或p轨道电子拆开，其中1个电子跑到能量稍高的p空轨道或d空轨道中去，这样的过程叫电子跃迁。2杂化：均为一个电子的s轨道与一些p轨道，或s轨道、p轨道d轨道混合成一组新的原

5、子轨道。这些新的轨道就叫杂化轨道。3成键：杂化轨道的每个电子参与成键，和其它原子形成的共价键均为σ键。简并轨道与简并度单电子原子中，主量子数n相同的一组轨道，能量大小相同，称为简并轨道。例如氢原子的2s和2p可以成为一组简并轨道；根据洪特规则，基态多电子原子中同一能级的轨道能量相等，成为简并轨道.（如：2Px，2Py，2Pz能量相等，称为简并轨道。）通常把能量相同的原子轨道称为简并轨道，简并轨道的数目叫简并度。杂化轨道类型　（1）s－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：sp杂化sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道形成的，其形状不同于杂化前的s轨道和p轨道。如下

6、图（a）。每个杂化轨道含有二分之一的s轨道成分和二分之一的p轨道成分。两个杂化轨道在空间的伸展方向呈直线型，夹角180°。如下图（b）。如：BeCl2分子。  sp2杂化sp2杂化轨道由1个ns轨道和2个np轨道组合而形成的，每个杂化轨道含有三分之一的s轨道成分和三分之二p轨道成分，杂化轨道间夹角为120°，呈平面三角形分布。如BF3分子。sp3杂化sp2杂化轨道由1个ns轨道和3个np轨道组合而形成的，每个杂化轨道含有四分之一s轨道成分和四分之三轨道成分。杂化轨道间夹角为109°28′，空间构型为四面体型。如：CH4分子。（2）s－p－d型杂化ns轨道，np轨道，nd轨道一起参与杂化称

7、为s－p－d型杂化，主要有以下几种类型：sp3d杂化sp3d杂化是由1个ns轨道，3个np轨道和一个nd轨道组合而成的，它的五个杂化轨道在空间呈三角双锥型，杂化轨道空间夹角为90°，120°或180°。如：PCl5分子。sp3d2杂化sp3d2杂化是由1个ns轨道，3个np轨道和2个nd轨道组合而成的，它的6个杂化轨道指向正八面体的6个顶点，杂化轨道空间夹角为90°或180°。如：SF6分子。sp3d3杂化sp3d3杂化是由1个ns