1、首先要判断,就要弄清楚什么是杂化,有哪些类型。杂化,简言之,就是在原子之间成键的时候,由于电子能量分布不均,要重新排列,以求稳定的一种轨道。
2、如果不是专业学习化学原理的,只需要了解常见的杂化类型就行了,即sp、sp2、sp3杂化。
sp杂化:同一原子内由1个ns轨道和1个np轨道参与的杂化称为sp杂化,所形成的两个杂化轨道称为sp杂化轨道。每个sp杂化轨道含有1/2的s成分和1/2的p成分,杂化轨道间的夹角为180°。
通俗的讲:sp杂化轨道是直线型,即一般来说,含叁键有机化合物中必有sp杂化
sp2杂化:同一原子内由1个ns轨道和2个np轨道参与的杂化称为sp2杂化,所形成的3个杂化轨道称为sp2杂化轨道。各含有1/3的s成分和2/3的p成分,杂化轨道间的夹角为120°,呈平面正三角形。
通俗的讲:sp2杂化轨道呈平面正三角形,即一般来说,含双键的有机化合物中必有sp2杂化。
局限性
杂化轨道理论可以用于解释简单的成键形式,而对于成键方式复杂的化合物则难以解释。例如铜配合物的价态问题、化合物光谱性质问题、以及反应的立体选择性问题等。
这些问题随着晶体场、配位场、分子轨道和前线分子轨道理论的提出,得到了更好的解释。随着化学不断的发展,相信会有更合理统一的理论等待人们去发掘。
有机物的杂化类型判断方法就是凭借键的类型,一个碳原子形成的只有单键,则说明不存在垂直的p轨道,也就是采用sp3杂化,如果这个碳形成了1个π键,说明存在一个p轨道,采用的就是sp2杂化。苯环中所有的碳都采取sp2杂化,所以垂直于分子平面有6个p轨道,形成一个六中心六电子的离域大π键,如果一个碳形成了2个π键,比如炔烃或者连烯,而说明存在2个p轨道,采用的就是sp杂化。
通常是讨论sp,sp2,sp3,杂化轨道中p成分越多,说明轨道距离原子核越远,则核对电子的控制能力越弱,轨道中的电子越容易失去,还原性越强,但是具体分子要具体分析,要考虑空间构型,体系等方面的问题
根据原子轨道种类和数目的不同,可以组成不同类型的杂化轨道。通常分为s-p型和s-p-d型。杂化轨道又可分为等性和不等性杂化轨道两种。凡是由不同类型的原子轨道混合起来,重新组合成一组完全等同(能量相等、成份相同)的杂化轨道叫做等性杂化。凡是由于杂化轨道中有不参加成键的孤对电子对的存在,而造成不完全等同的杂化轨道,这种杂化叫不等性杂化。
1.等性杂化
(1) sp等性杂化
由一个ns轨道和一个np轨道参与的杂化称为sp杂化,所形成的轨道称为sp杂化轨道。每一个sp杂化轨道中含有1/2的s轨道成分和1/2的p轨道成分,两个杂化轨道间的夹角为180°,呈直线形。
(2) sp等性杂化
由一个ns轨道和两个np轨道参与的杂化称为sp杂化,所形成的三个杂化轨道称为sp杂化轨道。每个sp杂化轨道中含有1/3的s轨道成分和2/3的p轨道成分,杂化轨道间的夹角为120°,呈平面正三角形。
(3) sp等性杂化
由一个ns轨道和三个np轨道参与的杂化称为sp杂化,所形成的四个杂化轨道称为sp杂化轨道。sp杂化轨道的特点是每个杂化轨道中含有1/4的s成分和3/4的p成分,杂化轨道间的夹角109°28′,空间构型为四面体形。
2.不等性杂化
sp不等性杂化——NH分子和HO分子的结构
〖例如NH分子的结构〗〖例如HO分子的结构〗
杂化轨道除sp型外,还有dsp型(利用(n-1)dnsnp 轨道)和spd 型(利用nsnpnd 轨道),详见配合物一章介绍。表6-2(见图)列出几种常见的杂化轨道。
杂轨数=中心原子孤对电子对数+中心原子结合的原子数
=中心原子价电子对数(形成si ge ma 键)
=(中心原子价电子对数+配位原子提供的电子数-离子带电荷数)/2
o,s作配位原子时不计入总数
若价电子总数为奇数以总数加一处理,如NO2
属于VSEPR的AY4分子的中心原子A全取SP3杂化,AY3的原子或离子大都取SP2杂化,AY2全取SP杂化。
CO2:杂轨数=0+2=2,为SP杂化;
NO2:(5+0-0+1)/2=3,SP2杂化;
CH4:,SP3杂化。
一个原子中的几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。原子在化合成分子的过程中,根据原子的成键要求,在周围原子影响下,将原有的原子轨道进一步线性组合成新的原子轨道。这种在一个原子中不同原子轨道的线性组合,称为原子轨道的杂化。杂化后的原子轨道称为杂化轨道。杂化时,轨道的数目不变,轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。组合所得的杂化轨道一般均和其他原子形成较强的σ键或安排孤对电子,而不会以空的杂化轨道的形式存在。在某个原子的几个杂化轨道中,参与杂化的s、p、d等成分相等,称为等性杂化轨道;若不相等,称为不等性杂化轨道。
杂化轨道具有和s,p等原子轨道相同的性质,必须满足正交,归一性。
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