混成軌域

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甲烷的混成。

混成軌域英语Hybrid orbital)是指原子軌域經混成(hybridization)後所形成的能量简并的新轨道,用以定量描述原子間的鍵結性質。與價層電子對互斥理論可共同用來解釋分子軌域的形狀。混成概念是萊納斯·鮑林於1931年提出。

发展史[编辑]

化学家萊納斯·鮑林第一个提出了杂化轨道理论来解释甲烷(CH4)等分子的结构[1]。 这个概念原本是为了解释简单的化学系统而开发的,但是这种方法后来被广泛应用,至今天它仍然是一种解释有机化合物结构的有效理论。

轨道是描述电子在分子中的行为的一个模型。对于较简单的原子,如氢原子,薛定谔方程可以被精确求解。在较重的原子(如碳、氮、氧)中,原子使用了2s和2p轨道,类似氢原子的激发态轨道,杂化轨道被认为是这些原子轨道以不同的比例互相叠加而成的混合。杂化轨道理论给出了路易士結構量子力学解释,因而在有机化学里得到了广泛应用。

例子[编辑]

类别 主族 过渡金属
AX2
  • V形 (90°)
  • sd雜化
  • 例: VO2+
AX3
  • 三角锥 (90°)
  • sd2雜化
  • 例: CrO3
AX4
  • 正四面體 (109.5°)
  • sd3雜化
  • 例: MnO4
AX5 -
  • 四角錐 (66°, 114°)
  • sd4雜化
  • 例: Ta(CH3)5
AX6 -
  • 三棱鏡 (63°, 117°)
  • sd5雜化
  • 例: W(CH3)6
超价分子 (共振)
类别 主族 过渡金属
AX2 - 直線形 (180°)
Di silv.svg
AX3 - 平面正三角形 (120°)
Tri copp.svg
AX4 - 平面正方形 (90°)
Tetra plat.svg
AX5 三角雙錐 (90°, 120°) 三角雙錐 (90°, 120°)
Penta phos.png
  • 非整數的混成 (s和d軌域)
  • E.g., Fe(CO)5
AX6 正八面體 (90°) 正八面體 (90°)
Hexa sulf.png Hexa moly.svg
AX7 五角雙錐 (90°, 72°) 五角雙錐 (90°, 72°)
Hepta iodi.svg
  • 非整數的混成 (s和三d軌域)
  • E.g., V(CN)74−
AX8 正四角反棱柱 正四角反棱柱
  • 非整數的混成 (s和三p軌域)
  • E.g., IF8
  • 非整數的混成 (s和四d軌域)
  • E.g., Re(CN)83−
AX9 - 三側錐三角柱
  • 非整數的混成 (s和五d軌域)
  • E.g., ReH92−

参考文献[编辑]

  1. ^ Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society. 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027 

外部連結[编辑]