
将杂化类型与空间结构之前,我们先来回顾一下杂化轨道理论的基本要点。
从电子具有波动性、波可以叠加的观点出发,认为一个原子在和其他原子形成多原子分子的过程中,中心原子所用的电子轨道不是原来纯粹的s 轨道或p轨道,而是若干不同类型、能量相近的原子轨道经过看加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展的方向,形成同等数目的能量完全相同的新的原子轨道--杂化轨道。
原子在形成分子时,为了增强成键能力,同一原子中能量相近的不同类型原子轨道相互叠加,进行重新组合,形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道。
微粒形成的过程可以分为激发、杂化、成键三个步骤:
*【以二氧化碳为例,展示微粒形成过程】,所用化学VR软件来自矩道化学虚拟仿真实验室-物质结构与性质。
激发:电子吸收能量,由能量较低的轨道跃迁至能量较高的轨道。
杂化:轨道间的重新组合,形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道。
成键:原子轨道发生重叠,未成对电子在原子间形成共用电子对的过程。
由于杂化轨道之间会在空间取最大夹角分布,因此不同的杂化类型也对应着不同的空间结构,以下是高中教学阶段常见的杂化类型以及空间结构。
sp杂化-直线形分子:二氧化碳分子CO₂
sp2杂化-平面三角形分子:三氟化硼分子BF₃
sp3杂化-正四面体分子:甲烷分子CH₄
sp3杂化-三角锥形分子:氨分子NH₃
sp3杂化-V字形分子:水分子H₂O
