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Sp3杂化

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sp3杂化
sp3杂化后的电子轨道排布
(以碳元素为例)
参与sp3杂化的原子轨道
s轨道 1个
p轨道 3个
含有采用sp3杂化原子的分子离子
B B2Cl6
C CH4
N NH3
O H2OH2O2
S SO42-

sp3杂化英语:sp3 hybridization)是指一个原子同一电子层内由一个ns轨道和三个np轨道发生杂化的过程。原子发生sp3杂化后,上述ns轨道和np轨道便会转化成为四个等价的原子轨道,称为“sp3杂化轨道”。四个sp3杂化轨道的对称轴两两之间的夹角相同,皆为109°28'。sp3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并调整方向。

原子为例:处于基态的碳原子(电子排布式为:1s22s22p2)的一个2s电子激发至一个空的2p轨道上,使原子进入激发态(电子排布式为:1s22s12p3)。然后,一个2s轨道再和上述三个各填充了一个电子的2p轨道进行sp3杂化,形成四个sp3杂化轨道。该过程中碳原子的原子轨道排布变化情况如下图所示:

sp3杂化

有机化学中,碳原子与其他原子以单键连接时(如烷烃环烷烃中的碳碳单键碳氢单键等),碳原子均采用sp3杂化形式。[1]

参考文献[编辑]

  1. ^ 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).