1.杂化 杂化轨道
杂化是指在形成分子时,由于原子的相互影响,若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成一组新轨道.这种轨道重新组合的过程叫杂化,所形成的新轨道就称为杂化轨道.
2.杂化的过程
杂化轨道理论认为在形成分子时,通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程.如CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上,这个过程称为激发,但此时各个轨道的能量并不完全相同,于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来,形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道.然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥,使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点,碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键,从而形成CH4分子.由于四个C-H键完全相同,所以形成的CH4分子为正四面体,键角109?28＇.
3.杂化轨道的类型
⑴sp杂化 sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的.sp杂化轨道间的夹角使180?,呈直线形.例如,气态的BeCl2分子的结构.Be原子的电子层结构是1s22s2,从表面上看Be原子似乎不能形成共价键,但是激发状态下,Be的一个2s电子可以进入2p轨道,经过杂化形成两个sp杂化轨道,与氯原子的3p轨道重叠形成两个sp-pσ键.由于杂化轨道间的夹角为180?,所以形成的BeCl2分子的空间构型是直线形的.
⑵sp2杂化 sp2杂化是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的.sp2杂化轨道间的夹角使120?,呈平面三角形.例如BF3分子的结构.B原子的电子层结构是1s22s22px1,当硼原子与氟原子反应时,硼原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中,使B原子的电子层结构是1s22s22px12py1.硼原子的2s轨道和两个2p轨道杂化组合成三个sp2杂化轨道,硼原子的三个sp2杂化轨道分别与三个氟原子的各一个2p轨道重叠形成三个sp2-p的σ键,由于三个sp2杂化轨道在同一个平面而且杂化轨道间的夹角为120?,所以BF3分子具有平面三角形结构.
⑶sp3杂化 sp3杂化是由一个ns轨道和三个np轨道组合而成的.Sp3杂化轨道间的夹角是109?28＇,呈正四面体结构.例如CH4分子的结构.C原子的电子层结构是1s22s22px12py1.碳原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中,使碳原子的电子层结构是1s22s22px12py12pz1.碳原子的2s轨道和三个2p轨道杂化组合成四个sp3杂化轨道,碳原子的四个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键,从而形成CH4分子.所以形成的CH4分子为正四面体,键角109?28＇.