第2个回答 2013-11-22
轨道的相互叠加过程叫原子轨道的杂化。原子轨道叠加后产生的新的原子轨道叫杂化轨道。
⑴ 在形成分子(主要是化合物)时,同一原子中能量相近的原子轨道 (一般为同一能级组的原子轨道) 相互叠加(杂化)形成一组的新的原子轨道。
⑵ 杂化轨道比原来的轨道成键能力强,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(形状是一头大,一头小),杂化轨道在某些方向上的角度分布,比未杂化的p轨道和s轨道的角度分布大得多,它的大头在成键时与原来的轨道相比能够形成更大的重叠,因此杂化轨道比原有的原子轨道成键能力更强。
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,杂化轨道形成的键为σ键,所以,杂化轨道的类型与分子的空间构型相关。
杂化类型有
1)sp杂化
同一原子内由一个ns轨道和一个np轨道发生的杂化,称为sp杂化。杂化后组成的轨道称为sp杂化轨道。sp杂化可以而且只能得到两个sp杂化轨道。实验测知,气态BeCl2中的铍原子就是发生sp杂化,它是一个直线型的共价分子。Be原子位于两个Cl原子的中间,键角180°,两个Be-Cl键的键长和键能都相等
2)sp2杂化
同一原子内由一个ns轨道和二个np轨道发生的杂化,称为sp2杂化。杂化后组成的轨道称为sp2杂化轨道。气态氟化硼(BF3)中的硼原子就是sp2杂化,具有平面三角形的结构。B原子位于三角形的中心,三个B-F键是等同的,键角为120°
(3)sp3杂化
同一原子内由一个ns轨道和三个np轨道发生的杂化,称为sp3杂化,杂化后组成的轨道称为sp3杂化轨道。sp3杂化可以而且只能得到四个sp3杂化轨道。CH4分子中的碳原子就是发生sp3杂化,它的结构经实验测知为正四面体结构,四个C-H键均等同,键角为109°28′。这样的实验结果,是电子配对法所难以解释的,但杂化轨道理论认为,激发态C原子(2s12p3)的2s轨道与三个2p轨道可以发生sp3杂化,从而形成四个能量等同的sp3杂化轨道
第3个回答 2013-11-22
首先要明白一个轨道能级的概念。电子在围绕核放置时,其能量是固定的,按能量级大小分别可以分为S、P、D、F四个能级。其中第一层最多有两个电子,即只有一个S轨道;第二、三层最多有8个电子,包含一个S轨道和一个P轨道;第四层最多的18个电子,包含一个S、一个P、一个D轨道;……依次类推,目前已知的原子中电子最多的一层包含32个电子,包含SPDF轨道各一个。
在各轨道中,S轨道包含一个轨道,最多可有两个自旋方向相反的电子,当轨道电子为零空或满时处于稳定状态,即类似氢离子和氦原子的状态。P轨道包含三个轨道,最多可容纳6个电子,当三个轨道为全空、全満时为稳定状态,当三个轨道各只有一个电子时,由于电子自旋方向相同时,也处于一种稳定状态,称为亚稳定状态;D轨道有五个轨道,最多容纳10个电子,稳定状态理由同上;F轨道有7个轨道,最多容纳14个电子,稳定状态理由也同上。
当原子失去电子时,它首先失去的是外层的电子,当电子由高层轨道向低层轨道转移时,称为“跃迁”,此时多余的能量将被释放出,这就是化学反映中发光、发热的原因。同理,当电子吸收了外界能量,使其轨道由低层次向高层次转移时,称为“激发”,处于激发态的电子很不稳定,很快便会向低轨道(正常轨道)“跃迁”,同时放出恒定的能量,如果是发光,同发出的是单纯的色光,即“激光”。激光就是利用一些物质(如红宝石)能够稳定的被激发→跃迁的原理进行的。
至于成键能力,这只是有关于化合价的一些概念。明白了轨道杂化的概念,共价键等概念就太好理解了。
最后举一个例子,可能对你理解上述这些概念有好处
碳(C)是第6位元素,在其原子中含有6个电子,其电子轨道是1s2 2s2 2p2,其中第2级轨道形成杂化轨道,在2S和2P轨道中四个电子呈自旋方向相同状态,即形成类似2S1 2P3的状态,此时原子处于亚稳定状态。这就是碳为何稳定的原因。本回答被网友采纳