Question

石墨的杂化方式是sp2,为啥是3各轨道参与杂化?

Answer 1

这个应该是好理解的，轨道杂化的目的是让体系的能量变得更低，相近的轨道如2s和2p轨道相遇的时候会产生相互作用，使彼此的能量进一步降低，键能加大，分子更为稳定。具体为什么是3个轨道而不是4个轨道，这应该和形成条件有关，如果条件进一步加大，则会形成金刚石结构的sp3杂化。需要注意的是杂化过后的结果，2s轨道本来有两个电子，其中一个电子跃迁到了2P轨道，于是2p轨道从原来的两个电子变成了自旋方向相同的三个电子，在杂化使，剩余的2s轨道中的一个电子和2P轨道中的两个电子形成SP2轨道杂化，杂化形成了三个轨道，最后2P轨道还剩一个垂直于石墨烯平面的Pz轨道，这个是需要注意的，这个电子也是导致石墨烯具有优良的电导率的原因。

Answer 2

石墨晶体中碳原子先形成正六边形平面蜂窝状结构,而层与层之间又通过范德华力结合.在其层状结构中碳碳键键角为120°,每个碳原子都结合着3个碳原子,碳原子采取sp2杂化,3个杂化轨道用来形成σ键结合其他碳原子,所有碳原子剩余2p轨道一同形成离域大π键.

Answer 3

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成，六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料