Question

为什么NH3是sp3杂化轨道而硝酸根却是sp2杂化啊???

Answer 1

【硝酸根：NO₃⁻】

氮原子与每一个氧原子形成一个σ键，由于电子云互斥，三个σ键处于氮原子的平面正三角形三个方向，即SP2杂化。

除σ键外，氮原子还有一对未成对电子，占据一条p轨道。而三个氧各剩余一个未成键电子，也占据一条p轨道，四个p轨道互相平行，以“肩并肩”的形式构成四中心大π键。加上-1价电子（即从氢或金属等阳离子处夺取的电子），共6个电子，形成3个电子对，即四中心六电子大π键。

【氨分子：NH₃】

氮原子与每一个氧原子形成一个σ键，此时，氮原子还剩余一对未成键电子对。

但与硝酸根不同的是，氢原子不具有p轨道，因此不能形成π键。

由于电子云互斥，三个σ键与未成键电子对互相排斥，最终拉扯成变形四面体结构，即SP3杂化。

【硝酸根对比三氯化氮：NCl₃】

三氯化氮看上去与硝酸根类似，都是氮作为中心原子与三个其他原子成σ键，而且氯原子也同氧原子类似，具有p轨道。

但是，氮原子与三个氯原子成三个σ键之后，不论氮原子还是氯原子，它们的外层电子数都已经饱和，不能再互相共享π电子，因此也是形成不了π键的。

所以，氮原子的未成键电子对也会与三个σ键互相排斥，最终拉扯成变形四面体结构，即SP3杂化。

【氨分子对比氢化硼：BH₃】

氢化硼（甲硼烷）看上去与氨类似，都是中心原子与三个氢原子成σ键。

但它与氨不同的地方在于：硼外层只有3个电子，形成三个σ键后，没有了未成键电子对。

因此，电子云之间的互斥只发生在三个σ键之间，所以被拉扯成平面正三角形结构，即SP2杂化。

【注】

氢化硼中的硼原子SP2杂化并形成三个σ键后，还具有一个空的p轨道，对外界电子云具有强烈的吸引力，因此会吸引临近氢化硼的氢电子云。两个氢化硼分子互相吸引对方的氢电子云，以氢为桥梁（两个氢桥键），构成了B₂H₆（乙硼烷）形式的二聚型分子。这时候的硼就变成了SP3杂化。

Answer 2

可以这样简单理解，NH3中N的最外层有五个电子，与三个H成了三个segema键，还剩了一对孤电子对，而价层电子对等于segema的键数加上孤电子对数，所以一共有4对，轨道构型为sp3。而硝酸根我们可以认为是N得到了一个电子，所以N最外层一共就有了6个电子，与三个O刚好成了三个双键，其中有三个segema键，没有孤电子对，所以价电子对数为3，成sp2杂化