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杂化轨道

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甲烷的杂化。

杂化轨道英语:Hybrid orbital)是指原子轨道经杂化(hybridization)后所形成的能量简并的新轨道,用以定量描述原子间的键结性质。与价层电子对互斥理论可共同用来解释分子轨道的形状。杂化概念是莱纳斯·鲍林于1931年提出。

发展史[编辑]

化学家莱纳斯·鲍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斯结构量子力学解释,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杂化
  • 例: VO2+
AX3
  • 三角锥 (90°)
  • sd2杂化
  • 例: CrO3
AX4
  • 正四面体 (109.5°)
  • sd3杂化
  • 例: MnO4
AX5 -
  • 四角锥 (73°, 123°)
  • sd4杂化
  • 例: Ta(CH3)5
AX6 -
  • 三棱柱 (63.5°, 116.5°)
  • sd5杂化
  • 例: W(CH3)6
超价分子 (共振)
类别 主族
AX5 三角双锥 (90°, 120°)
Penta phos.svg
AX6 正八面体 (90°)
Hexa sulf.svg
AX7 五角双锥 (90°, 72°)
Hepta iodi.svg
超价分子 (共振)
类别 过渡金属
AX4 正四面体 (109.5°)
Tetra nick.svg
平面正方形 (90°)
Tetra plat.svg
AX6 正八面体 (90°)
Hexa moly.svg

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 

外部链接[编辑]