6、雜化軌道和分子空間構(gòu)型
雜化軌道和軌道雜化：
同一原子中能量相近的不同類型的原子軌道，在成鍵過程中重新組合成一組能量相等的新軌道，以增強成鍵能力，這種軌道重新組合的過程叫做軌道雜化，簡稱雜化，通過雜化所組成的新軌道叫做雜化軌道。
雜化軌道的特性：
有幾個原子軌道參加雜化，就組成幾個雜化軌道。對于等性雜化來說，每個雜化軌道中所含軌道的成分必須相等。
雜化的成鍵能力比原來軌道增強，這主要是由于①雜化軌道的外形發(fā)生改變。②雜化軌道的方向發(fā)生改變。
成鍵的三步驟：
無論在化合物中，或在單質(zhì)中，各種原子常以某種激發(fā)態(tài)和雜化態(tài)參加成鍵。因此，原子參加化學反應，都要經(jīng)過激發(fā)、雜化、鍵合這三個步驟?，F(xiàn)以CH。的形成過程說明如下：
激發(fā)
碳原子的基態(tài)電子結(jié)構(gòu)是1s22s22px12py1，只有兩個未成對電子。雜化軌道理論認為，
在形成CH4分子時，首先把2s軌道中的一對電子拆開，其中的一個電子升入空的2pz軌
道，使c原子取得1s22s12px12py12pz1結(jié)構(gòu)，擁有四個未成對電子，這種過程叫做電子激發(fā)，電子激發(fā)所需要的能量可由成鍵時釋放出來的能量予以補償。
雜化
在這四個未成對電子中，成鍵軌道不是純粹的2s，2px，2py，2pz軌道。而是由它們重新組合成四個新的能量相等的sp3雜化軌道，叫做等性sp3雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/4s和3/4p的成分，這種雜化軌道叫做等性sp3雜化軌道。
鍵合
碳原子的四個等性sp3雜化軌道分別與H原子的1s軌道重疊，形成的CH4分子也具有正四面體空間結(jié)構(gòu)，鍵角為109028’，與實驗測得的結(jié)果完全符合。
雜化類型和實例
s一p型雜化
sp雜化：一個s軌道和一個p軌道雜化，形成兩個等性的sp雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/2s和1/2p的成分，兩個雜化軌道間的夾角為1800，呈直線形構(gòu)型。如BeCl2等。
sp2雜化：一個s軌道和兩個p軌道雜化，形成三個sp2雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/3s成分和2/3p成分，雜化軌道的夾角為1200，呈平面三角形。如：BF3，BCl3等。
sp3雜化：由一個s軌道和三個p軌道組成四個等性的sp3雜化軌道，其中每個雜化軌道都含有1/4s和3/4p成分，雜化軌道間的夾角均為109028’，呈四面體結(jié)構(gòu)。如：CH4，CCl4，CF4等。
不等性雜化：前面介紹的三種雜化類型，它們的共同特點是參加雜化的各原子軌道中所含的未成對電子數(shù)相等，雜化后所生成的各雜化軌道的外形和能量完全等同?；蛘哒f每個雜化軌道中所含s成分和p成分的比例均相等，這類雜化叫做等性雜化。
假如參加雜化的各原子軌道中所含的未成對電子數(shù)不相等，雜化后所生成的雜化軌道的外形和能量不完全等同，或者說在每個雜化軌道中所含s成分和p成分的比例不完全相等，這類雜化叫做不等性雜化。
例3實驗測得，NH3分子呈三角錐形結(jié)構(gòu)，鍵角為1070，N—H鍵長為
102Pm，偶極矩為4．3×10－30cm說明NH3是極性分子，試解釋之。
答：NH3分子中基態(tài)N原子的外層電子構(gòu)型為2s22px12py12pz1，根據(jù)電子配對理論，N原子中的三個2p軌道，可分別與H原子的1s軌道重疊，形成三個共
價鍵，鍵角為900，但是，實驗測得的N鍵角是1070。而不等性雜化認為：NH3
／＼
HH
中N原子利用一個2s軌道和三個2p軌道，組成四個sp3雜化軌道，其中三個雜化軌道各被一個未成對電子占據(jù)，能量相等，它們分別與H原子的1s軌道重疊，形成三個σ鍵，剩下的一個雜化軌道被兩個成對電子所占據(jù)，能量較低，不參與成鍵，這種只參加雜化未參加成鍵的成對電子叫做孤對電子。N原子的四個sp3雜化軌道呈四面體構(gòu)型，除了三個雜化軌道形成N—H鍵外，其余一個被孤對電子占據(jù)，由于孤對電子只受N原子核的吸引，電子云比較密集，對成鍵電子有較大的排斥作用，使N—H鍵間的夾角壓縮到1070，整個NH，分子的空間構(gòu)型呈三角錐形。
同理H2O中，O原子也采取sp3雜化軌道，但兩個軌道被兩對孤對電子所占據(jù)，另兩個軌道為成鍵軌道，故H2O的空間構(gòu)型為V型，鍵角為104040’。
d－s－p或s－p－d型雜化
元素進入第三周期后，其電子層中出現(xiàn)了d軌道，由于它們的d與ns、np或ns、np與nd能級比較接近，因此d軌道也可以參加雜化，進行包括s、p、d三種軌道的雜化過程。叫做d－s－p或s－p－d型雜化。
雜化軌道和軌道雜化：
同一原子中能量相近的不同類型的原子軌道，在成鍵過程中重新組合成一組能量相等的新軌道，以增強成鍵能力，這種軌道重新組合的過程叫做軌道雜化，簡稱雜化，通過雜化所組成的新軌道叫做雜化軌道。
雜化軌道的特性：
有幾個原子軌道參加雜化，就組成幾個雜化軌道。對于等性雜化來說，每個雜化軌道中所含軌道的成分必須相等。
雜化的成鍵能力比原來軌道增強，這主要是由于①雜化軌道的外形發(fā)生改變。②雜化軌道的方向發(fā)生改變。
成鍵的三步驟：
無論在化合物中，或在單質(zhì)中，各種原子常以某種激發(fā)態(tài)和雜化態(tài)參加成鍵。因此，原子參加化學反應，都要經(jīng)過激發(fā)、雜化、鍵合這三個步驟?，F(xiàn)以CH。的形成過程說明如下：
激發(fā)
碳原子的基態(tài)電子結(jié)構(gòu)是1s22s22px12py1，只有兩個未成對電子。雜化軌道理論認為，
在形成CH4分子時，首先把2s軌道中的一對電子拆開，其中的一個電子升入空的2pz軌
道，使c原子取得1s22s12px12py12pz1結(jié)構(gòu)，擁有四個未成對電子，這種過程叫做電子激發(fā)，電子激發(fā)所需要的能量可由成鍵時釋放出來的能量予以補償。
雜化
在這四個未成對電子中，成鍵軌道不是純粹的2s，2px，2py，2pz軌道。而是由它們重新組合成四個新的能量相等的sp3雜化軌道，叫做等性sp3雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/4s和3/4p的成分，這種雜化軌道叫做等性sp3雜化軌道。
鍵合
碳原子的四個等性sp3雜化軌道分別與H原子的1s軌道重疊，形成的CH4分子也具有正四面體空間結(jié)構(gòu)，鍵角為109028’，與實驗測得的結(jié)果完全符合。
雜化類型和實例
s一p型雜化
sp雜化：一個s軌道和一個p軌道雜化，形成兩個等性的sp雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/2s和1/2p的成分，兩個雜化軌道間的夾角為1800，呈直線形構(gòu)型。如BeCl2等。
sp2雜化：一個s軌道和兩個p軌道雜化，形成三個sp2雜化軌道，其中每一個雜化軌道都含有1/3s成分和2/3p成分，雜化軌道的夾角為1200，呈平面三角形。如：BF3，BCl3等。
sp3雜化：由一個s軌道和三個p軌道組成四個等性的sp3雜化軌道，其中每個雜化軌道都含有1/4s和3/4p成分，雜化軌道間的夾角均為109028’，呈四面體結(jié)構(gòu)。如：CH4，CCl4，CF4等。
不等性雜化：前面介紹的三種雜化類型，它們的共同特點是參加雜化的各原子軌道中所含的未成對電子數(shù)相等，雜化后所生成的各雜化軌道的外形和能量完全等同?；蛘哒f每個雜化軌道中所含s成分和p成分的比例均相等，這類雜化叫做等性雜化。
假如參加雜化的各原子軌道中所含的未成對電子數(shù)不相等，雜化后所生成的雜化軌道的外形和能量不完全等同，或者說在每個雜化軌道中所含s成分和p成分的比例不完全相等，這類雜化叫做不等性雜化。
例3實驗測得，NH3分子呈三角錐形結(jié)構(gòu)，鍵角為1070，N—H鍵長為
102Pm，偶極矩為4．3×10－30cm說明NH3是極性分子，試解釋之。
答：NH3分子中基態(tài)N原子的外層電子構(gòu)型為2s22px12py12pz1，根據(jù)電子配對理論，N原子中的三個2p軌道，可分別與H原子的1s軌道重疊，形成三個共
價鍵，鍵角為900，但是，實驗測得的N鍵角是1070。而不等性雜化認為：NH3
／＼
HH
中N原子利用一個2s軌道和三個2p軌道，組成四個sp3雜化軌道，其中三個雜化軌道各被一個未成對電子占據(jù)，能量相等，它們分別與H原子的1s軌道重疊，形成三個σ鍵，剩下的一個雜化軌道被兩個成對電子所占據(jù)，能量較低，不參與成鍵，這種只參加雜化未參加成鍵的成對電子叫做孤對電子。N原子的四個sp3雜化軌道呈四面體構(gòu)型，除了三個雜化軌道形成N—H鍵外，其余一個被孤對電子占據(jù)，由于孤對電子只受N原子核的吸引，電子云比較密集，對成鍵電子有較大的排斥作用，使N—H鍵間的夾角壓縮到1070，整個NH，分子的空間構(gòu)型呈三角錐形。
同理H2O中，O原子也采取sp3雜化軌道，但兩個軌道被兩對孤對電子所占據(jù)，另兩個軌道為成鍵軌道，故H2O的空間構(gòu)型為V型，鍵角為104040’。
d－s－p或s－p－d型雜化
元素進入第三周期后，其電子層中出現(xiàn)了d軌道，由于它們的d與ns、np或ns、np與nd能級比較接近，因此d軌道也可以參加雜化，進行包括s、p、d三種軌道的雜化過程。叫做d－s－p或s－p－d型雜化。