有机物中的碳原子有几种杂化方式?分别是如何杂化的?
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翌颖科技
2024-07-30 广告
2024-07-30 广告
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价键理论对共价键的本质和特点做了有力的论证,但它把讨论的基础放在共用一对电子形成一个共价键上,在解释许多分子、原子的价键数目及分子空间结构时却遇到了困难。例如c原子的价电子是2s22p2,按电子排布规律,2个s电子是已配对的,只有2个p电子未成对,而许多含碳化合物中c都呈4价而不是2价,可以设想有1个s电子激发到p轨道去了。那末1个s轨道和3个p轨道都有不成对电子,可以形成4个共价键,但s和p的成键方向和能量应该是不同的。而实验证明:ch4分子中,4个c-h共价键是完全等同的,键长为114pm,键角为109.5°。bcl3,becl2,pcl3等许多分子也都有类似的情况。为了解释这些矛盾,1928年pauling提出了杂化轨道概念,丰富和发展了的价键理论。他根据量子力学的观点提出:在同一个原子中,能量相近的不同类型的几个原子轨道在成键时,可以互相叠加重组,成为相同数目、能量相等的新轨道,这种新轨道叫杂化轨道。c原子中1个2s电子激发到2p后,1个2s轨道和3个2p轨道重新组合成4个sp3杂化轨道,它们再和4个h原子形成4个相同的c-h键,c位于正四面体中心,4个h位于四个顶角。
杂化轨道种类很多,如三氯化硼(bcl3)分子中b有sp2杂化轨道,即由1个s轨道和2个p轨道组合成3个sp2杂化轨道,在氯化铍(becl2)中有sp杂化轨道,在过渡金属化合物中还有d轨道参与的sp3d和sp3d2杂化轨道等。以上几例都是阐明了共价单键的性质,至于乙烯和乙炔分子中的双键和三键的形成,又提出了σ键和π键的概念。如把两个成键原子核间联线叫键轴,把原子轨道沿键轴方向“头碰头”的方式重叠成键,称为σ键。把原子轨道沿键轴方向“肩并肩”的方式重叠,称为π键。例如在乙烯(
)分子中有碳碳双键(c=c),碳原子的激发态中2px,2py和2s形成sp2杂化轨道,这3个轨道能量相等,位于同一平面并互成120℃夹角,另外一个pz轨道未参与杂化,位于与平面垂直的方向上。
杂化轨道种类很多,如三氯化硼(bcl3)分子中b有sp2杂化轨道,即由1个s轨道和2个p轨道组合成3个sp2杂化轨道,在氯化铍(becl2)中有sp杂化轨道,在过渡金属化合物中还有d轨道参与的sp3d和sp3d2杂化轨道等。以上几例都是阐明了共价单键的性质,至于乙烯和乙炔分子中的双键和三键的形成,又提出了σ键和π键的概念。如把两个成键原子核间联线叫键轴,把原子轨道沿键轴方向“头碰头”的方式重叠成键,称为σ键。把原子轨道沿键轴方向“肩并肩”的方式重叠,称为π键。例如在乙烯(
)分子中有碳碳双键(c=c),碳原子的激发态中2px,2py和2s形成sp2杂化轨道,这3个轨道能量相等,位于同一平面并互成120℃夹角,另外一个pz轨道未参与杂化,位于与平面垂直的方向上。
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SP3
典型的甲烷为代表的烷基中的C都是这种
空间四面体
SP2
碳碳双键
苯环
碳游离基
碳正离子
碳负离子
都是这种
平面的
SP
碳碳三建
累积二烯
直线型
典型的甲烷为代表的烷基中的C都是这种
空间四面体
SP2
碳碳双键
苯环
碳游离基
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都是这种
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