电子杂化轨道公式(高中化学杂化轨道公式)
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公式
(中心原子电子数+氢原子个数+卤素原子个数-氮原子个数)/2得杂化轨道数,2是sp,3是sp²,4是sp³,5是sp³d,6是sp³d²。
例:H₃COF,中心原子是C,(4+3+1)/2=4,是sp³杂化。H₂PO₃⁻,中心原子是P,(5+2+1)/2=4,是sp³杂化。HOCN,以C为中心原子,C的杂化,(4+1-1)/2=2,是sp杂化。SOF₄,以S为中心原子,(6+4)/2=5,是sp³d杂化。
杂化轨道的角度函数在某个方向的值比杂化前的大得多,更有利于原子轨道间最大程度地重叠,因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强(轨道是在杂化之后再成键)。
同一原子中能量相近的n 个原子轨道,组合后只能得到n个杂化轨道。例如,同一原子的一个ns 轨道和一个npx轨道,只能杂化成两个sp杂化轨道。这两个sp杂化轨道的形状一样,但其角度分布最大值在x轴上的取向相反。
杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力强,形成的化学键键能大,使生成的分子更稳定。 由于成键原子轨道杂化后,轨道角度分布图的形 状发生了变化,形成的杂化轨道一头大一头小。大的一头与别的原子成键时电子云可以得到更大程度的重叠 ,所以形成的化学键比较牢固。
ns轨道,np轨道,nd轨道一起参与杂化称为s-p-d型杂化,主要有以下几种类型:
sp³d杂化:由一个ns、三个np轨道和一个nd轨道杂化形成五个能量等同的sp³d杂化轨道。每个sp³d轨道都含有1/5个s、3/5个p和1/5个d成分。构型为三角双锥。
sp³d²杂化:由一个ns、三个np轨道和二个nd轨道杂化形成六个能量等同的sp³d²杂化轨道。每个sp³d²轨道都含有1/6个s、1/2个p和1/3个d成分。构型为八面体。
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。
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。
在成键的过程中,由于原子间的相互影响,同一分子中几个能量相近的不同类型的原子轨道(即波函数),可以进行线性组合,重新分配能量和确定空间方向,组成数目相等的新原子轨道,这种轨道重新组合的方式称为杂化(Hybridization),杂化后形成的新轨道称为杂化轨道(Hybrid Orbital)。
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