杂化

概念

要点

概念

杂化，是原子形成分子过程中的理论解释，具体有sp(如BeCl2)、sp2(如BF3)、sp3(如CH4)、sp3d（如PCl5）、sp3d2（如SF6） 杂化等等．

轨道杂化理论是指的原子轨道杂化理论.我们知道原子的核外电子是排布在不同能级的原子轨道上面的,比如S轨道P轨道等等,原子在形成分子时，为了增强成键能力(使成键之后能量最低则最稳定)，同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道重新组合，形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道(这种轨道的能量都比没有杂化以前的能量要低)。比如sp杂化、sp2杂化等等，这种原子轨道重新组合的过程称为原子轨道的杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。形成杂化轨道之后再与其他的原子结合使得整个的分子能量降低，达到稳定的状态。

价层电子互斥理论主要是用来解释一些分子的空间结构的理论，在考虑一个分子（多原子）的空间结构的时候除了考虑它的组成原子之间的大小排列等关系外，还要考虑到中心原子的孤电子对，它对其它原子有排斥的作用，从而使得分子或是原子团具有不同的空间结构。如平面型、三角锥形等等。

至于分子轨道理论要点有以下三点：第一，原子形成分子后，电子就不再局限于个别原子的原子轨道，而是从属于整个分子的分子轨道。所以分子轨道强调分子的整体性，换句话说在形成分子之后我们考虑它们时就不能一个原子一个原子来孤立考虑，电子也要在其形成的分子轨道中来考虑，不能再用什么原子外层电子排布什么的来看了。第二，分子轨道中电子的分布也和原子中的电子分布一样，遵循泡利不相容原理（最多一个分子轨道两个电子）、能量最低原理（按照排布之后能量要最低，以后你读大学会学到反键轨道知识等等，那时你就知道为什么要能量最低了）和洪特规则（一个轨道的电子要自旋相反，这和轨道的自旋量子数有关，以后《结构化学》中会学到）。在分子轨道中电子可以配对，也可以不配对（分子形成之后会有自旋的单电子存在，它们是不配对的，所有会有顺磁和反磁的分子）。第三，分子轨道可以近似地通过原子轨道的线性组合而得到比如s轨道和s轨道组成σ分子轨道。分子轨道的数目等于组合前各原子轨道数目之和。

要点

杂化轨道理论的要点：

在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（即波函数），可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原子轨道，这种轨道重新组合的过程称为杂化（hybridization），杂化后形成的新轨道称为 杂化轨道（hybrid orbital）。

杂化的类型：

等性杂化：全部由成单电子的轨道参与的杂化叫做等性杂化。

不等性杂化：有孤对电子轨道参与的杂化叫做不等性杂化。

杂化轨道的类型取决于原子所具有的价层轨道的种类和数目以及成键数目等。常见的有：

sp杂化：sp杂化是指由原子的一个ns和一个np轨道杂化形成两个sp杂化轨道，每个sp杂化轨道各含有1/2s成分和1/2p成分，两个轨道的伸展方向恰好相反，互成180度夹角，形成σ键。直线型。

sp2杂化：原子以一个ns和两个np轨道杂化，形成三个能量相同sp2杂化轨道，每个杂化轨道各含1/3s成分和2/3p成分。三个杂化轨道间的夹角为120度。

sp3杂化：由一个ns和三个np轨道杂化形成四个能量等同的sp3杂化轨道。每个sp3轨道都含有1/4s成分和3/4p成分。构型为正四面体。

sp3d杂化：由一个ns、三个np轨道和一个nd轨道杂化形成五个能量等同的sp3d杂化轨道。每个sp3d轨道都含有1/5个s、3/5个p和1/5个d成分。构型为三角双锥。

sp3d2杂化：由一个ns、三个np轨道和二个nd轨道杂化形成六个能量等同的sp3d2杂化轨道。每个sp3d2轨道都含有1/6个s、1/2个p和1/3个d成分。构型为八面体。

杂化类型的判断方式

公式如下：（括号内为举例，以下均以H2S为例）

k=m+n

当k=2 sp杂化

k=3 sp2杂化

k=4 sp3杂化

k=5 sp3d杂化

k=6 sp3d2杂化

其中n值为ABn中的n，与中心原子结合的原子数（此时n是H2S中的2）(中心原子：按字面意思理解，就是分子形成是被当做中心的原子，H2S的中心原子为S)

m=(e-nd)/2

m：孤电子对数(指未成键电子）

e：中心原子价电子数（价电子数就是最外层电子数，S的e=6）

n：和上面的n是同一个值

d：与中心原子结合的原子最多能接收的电子数（与中心原子结合的原子指H原子，最外层差1 个电子排满，此处d=1）

于是，H2S的k=m+n=2+(6-2*1)/2=4　故H2S是sp3杂化