杂化轨道

杂化轨道(英语:Hybrid orbital)是指原子轨道经杂化(hybridization)后所形成的能量简并的新轨道,用以定量描述原子间的键结性质。与价层电子对互斥理论可共同用来解释分子轨道的形状。杂化概念是莱纳斯·鲍林于1931年提出。

甲烷的杂化。

发展史

化学家莱纳斯·鲍林第一个提出了杂化轨道理论来解释甲烷(CH4)等分子的结构[1]。 这个概念原本是为了解释简单的化学系统而开发的,但是这种方法后来被广泛应用,至今天它仍然是一种解释有机化合物结构的有效理论。

轨道是描述电子在分子中的行为的一个模型。对于较简单的原子,如氢原子薛定谔方程可以被精确求解。在较重的原子(如碳、氮、氧)中,原子使用了2s和2p轨道,类似氢原子的激发态轨道,杂化轨道被认为是这些原子轨道以不同的比例互相叠加而成的混合。杂化轨道理论给出了路易士结构量子力学解释,因而在有机化学里得到了广泛应用。

例子

 
类别 spx杂化 sdx杂化 spxdy杂化
主族/
过渡金属
仅过渡金属
AX2
AX3
  • 三角锥
  • sd2杂化 (90°)
  • 例: CrO3
AX4
  • 正四面体
  • sd3杂化 (70.5°, 109.5°)
  • 例: MnO4
  • 平面正方形
  • sp2d杂化
  • 例: PtCl42−
AX6
  • C3v 三棱柱
  • sd5杂化 (63.4°, 116.6°)
  • 例: W(CH3)6
  • 正八面体
  • sp3d2杂化
  • 例: Mo(CO)6
轨道间角    
超价分子 (共振)
AX5 三角双锥
 
AX6 正八面体
 
AX7 五角双锥
 

参考文献

  1. ^ Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society, 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027 

外部链接