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Sp杂化

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sp杂化
sp杂化后的电子轨道排布
(以碳元素为例)
参与sp杂化的原子轨道
s轨道 1个
p轨道 1个
含有采用sp杂化原子的分子离子
C C2H2CO2
N N2N2OHCN
其他 BeCl2BeH2HgCl2

sp杂化英语:sp hybridization)是指一个原子同一电子层内由一个ns轨道和一个np轨道发生杂化的过程。sp杂化是最简单的杂化形式。原子发生sp杂化后,上述ns轨道和一个np轨道便会转化成为两个等价的原子轨道,称为“sp杂化轨道”。两个sp杂化轨道的对称轴夹角为180°,在同一条直线上,故sp杂化也称为“直线型杂化”。[1]sp杂化一般发生在分子形成过程中。杂化发生前,原子最外层s轨道中的一个电子激发至p轨道,使将要发生杂化的原子进入激发态;之后,该层的s轨道与三个p轨道中的任意一个发生杂化。此过程中,能量相近的s轨道和p轨道发生叠加,不同类型的原子轨道重新分配能量。


一个s轨道
一个p轨道

原子为例,铍原子在成键时一般采用sp杂化形式:处于基态的铍原子(电子排布式为:1s22s2)的一个2s电子激发至一个空的2p轨道上,成为激发态(电子排布式为:1s22s12p1)。然后,一个2s轨道再和上述填充了一个电子的2p轨道进行sp杂化,形成两个sp杂化轨道。[2]该过程中铍原子的原子轨道排布变化情况如下图所示:

sp杂化

有机化学中,原子与其他原子以三键连接时(如炔烃中的碳碳三键中的碳氮三键),碳原子均采用sp杂化形式。因为sp杂化产生的键角DCCC为180°,在分子中形成了直线型的区域,使炔烃分子能排列得更加整齐、紧密,这是炔烃熔点较烯烃烷烃高的原因之一。[3]

参考文献[编辑]

  1. ^ A.K Srivastava, P.C Jain. Chemistry 1. New Delhi: V.K. (India) Enterprises. 2006: 321. ISBN 978-7-810-82534-4 (英语). 
  2. ^ 潘亚芬、张永士等. 《基础化学》. 21世纪高职高专规划教材·公共基础系列. 北京: 清华大学出版社. 2005年7月1日: 145. ISBN 81-88597-84-8 (中文). 
  3. ^ 孔祥文等. 《有机化学》. 北京: 化学工业出版社. 2010年2月: 35. ISBN 978-7-122-07037-1 (中文).