Question

s- p杂化的原子轨道有哪些类型？

Answer 1

（1）s－p型杂化

 

　　只有s轨道和p轨道参与的杂化，主要有以下三种类型：

　　1.sp杂化 
sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道形成的，其形状不同于杂化前的s轨道和p轨道。每个杂化轨道含有二分之一的s轨道成分和二分之一的p轨道成分。两个杂化轨道在空间的伸展方向呈直线形，夹角180°。如：C2H2、BeCl2分子。

　　2.sp2杂化 
sp2杂化轨道由1个ns轨道和2个np轨道组合而形成的，每个杂化轨道含有三分之一的s轨道成分和三分之二p轨道成分，杂化轨道间夹角为120°，呈平面三角形分布。如C2H4、BF3分子。

　　3.sp3杂化 
sp3杂化轨道由1个ns轨道和3个np轨道组合而形成的，每个杂化轨道含有四分之一s轨道成分和四分之三p轨道成分。杂化轨道间夹角为109°28′，空间构型为四面体形。如：CH4分子、[NH4]+离子。

　　

（2）s－p－d型杂化

 

ns轨道，np轨道，nd轨道一起参与杂化称为s－p－d型杂化，主要有以下几种类型：

 

1. sp3d杂化 
   sp3d杂化是由1个ns轨道，3个np轨道和一个nd轨道组合而成的，它的5个杂化轨道在空间呈三角双锥形，三角形平面键角为120°，竖直方向键角为180°，竖直与平面键角为90°。如：PCl5分子。
2. sp3d2杂化 
   sp3d2杂化是由1个ns轨道，3个np轨道和2个nd轨道组合而成的，它的6个杂化轨道在空间呈正八面体形，正方形平面键角为90°，竖直方向键角为180°，竖直与平面键角为90°。如：SF6分子。
3. sp3d3杂化 
   sp3d3杂化是由1个ns轨道，3个np轨道和3个nd轨道组合而成的，它的7个杂化轨道在空间呈五角双锥形，五边形平面键角为72°，竖直方向键角为180°，竖直与平面键角为90°。如：IF7分子。

 

此外还有以内层的（n－1）d轨道，ns轨道，np轨道一起参与的杂化方式，它主要存在于过渡金属配位化合物中，例如d3sp3杂化、d2sp3杂化等。

 

（3）等性杂化和不等性杂化

 

杂化过程中形成杂化轨道可能是一组能量简并的轨道，也可能是一组能量彼此不相等的轨道。因此，轨道的杂化方式可分为等性杂化和不等性杂化。

 

1. 等型杂化 
   一组杂化轨道中，若参与杂化的各原子轨道s，p，d等成分相等，则杂化轨道的能量相等，这种杂化称为等性杂化。如BeCl2分子，BF3分子，CH4分子，SF6分子等均为等性杂化。
2. 不等性杂化 
   一组杂化轨道中若参与杂化的各原子轨道（s，p，d等）成分并不相等，则杂化轨道的能量不相等，这种杂化称为不等性杂化。若参与杂化的原子轨道不仅包含具有未成对电子的原子轨道，也包含具有成对电子的原子轨道，这种情况下的杂化经常是不等性杂化。比如水分子呈V型（O原子sp3杂化，氢氧键各占一条轨道，2对孤对电子各占一条轨道），氨分子呈三角锥形，皆因为此。