范文一：(技巧)中心原子杂化轨道的判断

中心原子杂化轨道类型的判断

杂化轨道数=σ键数+孤对电子数

（当杂化轨道数为2是杂化类型为sp；当杂化轨道数为3是杂化类型为sp2；当杂化轨道数为4是杂化类型为sp3；当杂化轨道数为5是杂化类型为sp3d；当杂化轨道数为6是杂化类型为sp3d2）

σ键数的求法：

根据与中心原子成键的原子数确定σ键数。例如：CO2中与中心原子C成键的是两个O原子，故中心原子C有两个σ键。

孤对电子数的求法：

孤对电子数=（族价—化合价）/2

注：1、【族价】指主族元素原子最外层电子数，它是等于族序数的。

2、用【族价】减去【化合价】，再【除以2】，若有【0.5】则进一，

即得到【孤对电子数】

3、上述化合价与以往化合价的定义有所不同，定义本文中所用的“【化合价】定义简述为，“配体都带着充满的外层电子离去时中心原子剩下的电荷数”。

—例子：1、对于NH4+，让配体均以满壳层的H 离去，中心的N即为正5价。

2、对于C2H2，让配体H以H— 离去，另一配体CH基团以CH 3-离去，得到C为正4价。

— 3、对于F3BNH3，分析中心原子B，让配位原子N以NH3离去，F以F 离去，得到B

—为正3价；分析中心原子N，让配位原子B以BF3离去，H以H 离去，得到N为正3价。

4、对于Al(H2O)6 3+中的O，让配位原子H以H-离去，配位原子Al以Al(H2O)5 3+离去，得到O为正2价。

范文二：原子杂化轨道类型的判断方法

原子杂化轨道类型的判断方法

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高中化学选修模块《物质结构与性质》(鲁科版)中介绍了杂化轨道理论，这一重要理论能解释大多数分子的几何构型及价键结构。在使用该理论时，首先必须确定中心原子的杂化形式，在未知中心原子杂化方式的情况下，判断分子的空间构型有时比较困难，成为教学难点。现将高中阶段判断原子杂化轨道类型的常见方法总结如下。

一、根据价电子对互斥理论判断

教材的“知识支持”中介绍了价电子对互斥理论，根据该理论能够比较容易而准确地判断常见的ABx型共价分子或离子中心原子杂化轨道类型及其空间构型。中心原子的价电子对数与价电子对的几何分布、中心原子杂化轨道类型的对应关系如下表(价电子对数>4 的，高中阶段不作要求)

中心原子的价电子对数计算方法是:n=1/2(a+bx)

说明:

1.n表示价电子对数;

2.a表示中心原子(A)的价电子数，对于主族元素等于其最外层电子数;

3.b表示配位原子提供的价电子数。

卤族原子、氢原子提供1 个价电子，氧族(o，s)元素

的原子按不提供电子计算。

4.离子在计算价电子对数时，还应在分子上加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。

5.杂化轨道由形成σ 键的电子对和孤电子对占据，因此分子或离子的空间构型为杂化轨道构型去掉孤电子对后剩余的形状。

例题:

1.(2013山东高考):32题(3)BCL3和NCL3中心原子的杂化方式分别为 和

代入公式n=(3+1×3) ?2=3B原子采用Sp2杂化。

代入公式n=(5+1×3) ?2=4N原子采用Sp3杂化。

2.( 2014潍坊一模)CuSO4晶体中S原子的杂化方式为

分析:即求SO42-中 S原子的杂化方式，代入公式n=(6+0+2) ?2=4 S原子采用Sp3杂化。

二、根据σ键数和中心原子孤电子对数判断

2012山东高考:32题(4)甲醛(H2C=O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH )，

甲醇分子内C原子的杂化方式为

很明显由于CH3OH不再是ABx型分子，因此不能采用上述公式，那如何判断甲醇分子内C原子的杂化方式呢,由于杂化轨道只能用于形成σ 键或者用来容纳孤电子对，而两

个原子之间只能形成一个σ键，固有下列关系:

杂化轨道数=σ键数+中心原子孤电子对数，如果我们已知σ键数和中心原子孤电子对数，代入等式即可判断出中心原子杂化方式。

例如:

三、根据分子的空间构型判断

根据杂化轨道理论，中心原子轨道采取一定的杂化方式后，其空间构型和键角如下:

由此，可以根据分子的空间构型或键角来判断中心原子轨道的杂化方式。

例如:C2H2、CO2为直线形分子，键角为180?，推断其C原子的杂化轨道类型为sp;C2H4、C6H6为平面形分子，键角为120?，推断其C原子的杂化轨道类型为sp2;CH4、CCl4为正四面体形，键角109.5?，推断其C 原子的杂化轨道类型为sp3。

这种方法还可以扩展到其它以共价键形成的晶体，如:已知金刚石中的碳原子、晶体硅和石英中的硅原子，都是以正四面体结构形成共价键的，所以也都是采用sp3杂化;已知石墨的每一层内，每个碳原子与其它三个碳原子结合，形成六元环层，键角为120?，由此判断石墨中的碳原子采用sp2杂化。

四、根据结构替换判断

依据有机取代反应特点，发生取代后，其中心原子的结构和成键方式都应该不变。因此，对于一些复杂的分子，我们可以将其中的某些原子团替换成原子，变成简单熟悉的分子，根据这个分子的中心原子的杂化轨道类型，来判断原来分子中原子的杂化轨道类型。

例如(2014淄博一模32题)H2O2分子中氧原子的杂化方式为 。

利用替换法上题中H2O2分子可以看作-OH替换了H2O中的H，因为H2O中O原子为sp3杂化，所以H2O2中的O原子也为sp3杂化。

N2H4可以看作-NH2替换了NH3中的H，因为NH3中N原子为sp3杂化，所以H2N-NH2中的N原子也为sp3杂化。

练习:(2014青岛一模):有如下反应

化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为 。

根据替换法可知乙中采取sp3杂化的原子有，C.N.O，再依据同周期第一电离能递变规律便可顺利解答。

五、根据等电子原理判断

教材的“知识支持”中介绍了等电子原理，即原子总数相等且价电子总数相同的分子或离子互为等电子体。互为等电子体的物质具有相同的空间构型和化学键类型。因此，我们可以根据一些熟悉的分子的杂化轨道类型来判断与它互

为等电子体的不熟悉的分子的杂化轨道类型。

例如:指出N2O分子的空间构型

解析:教材中介绍的价层电子对互斥理论是比较浅显的，并没有介绍N 作为配位原子应该如何计算价电子对数，N2O的结构我们也不熟悉。因此用以上四种方法就不好判断，但可用等电子原理巧解。因为N2O与CO2互为等电子体，所以N2O也应为sp杂化，是直线形分子。

高考考试说明中要求:“了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构”，纵观近几年的高考试题，对这部分内容都有考查，但难度不大。因此，在学习这部分内容时，要特别注重思维方法的培养，不同的分子可以用同一方法判断，同样的分子也可以用不同的方法判断，熟练灵活运用各种方法才是学习之本。

范文三：原子杂化轨道类型的判断方法

　　高中化学选修模块《物质结构与性质》（鲁科版）中介绍了杂化轨道理论，这一重要理论能解释大多数分子的几何构型及价键结构。在使用该理论时，首先必须确定中心原子的杂化形式，在未知中心原子杂化方式的情况下，判断分子的空间构型有时比较困难，成为教学难点。现将高中阶段判断原子杂化轨道类型的常见方法总结如下。

　　一、根据价电子对互斥理论判断

　　教材的“知识支持”中介绍了价电子对互斥理论，根据该理论能够比较容易而准确地判断常见的ABx型共价分子或离子中心原子杂化轨道类型及其空间构型。中心原子的价电子对数与价电子对的几何分布、中心原子杂化轨道类型的对应关系如下表（价电子对数>4 的，高中阶段不作要求）

　　中心原子的价电子对数计算方法是：n=1/2（a+bx）

　　说明：

　　1.n表示价电子对数；

　　2.a表示中心原子（A）的价电子数，对于主族元素等于其最外层电子数；

　　3.b表示配位原子提供的价电子数。

　　卤族原子、氢原子提供1 个价电子，氧族（o，s）元素的原子按不提供电子计算。

　　4.离子在计算价电子对数时，还应在分子上加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。

　　5.杂化轨道由形成σ 键的电子对和孤电子对占据，因此分子或离子的空间构型为杂化轨道构型去掉孤电子对后剩余的形状。

　　例题：

　　1.（2013山东高考）：32题（3）BCL3和NCL3中心原子的杂化方式分别为 和

　　代入公式n=（3+1×3） ÷2=3B原子采用Sp2杂化。

　　代入公式n=（5+1×3） ÷2=4N原子采用Sp3杂化。

　　2.（ 2014潍坊一模）CuSO4晶体中S原子的杂化方式为

　　分析：即求SO42-中 S原子的杂化方式，代入公式n=（6+0+2） ÷2=4 S原子采用Sp3杂化。

　　二、根据σ键数和中心原子孤电子对数判断

　　2012山东高考：32题（4）甲醛（H2C=O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH ），

　　甲醇分子内C原子的杂化方式为

　　很明显由于CH3OH不再是ABx型分子，因此不能采用上述公式，那如何判断甲醇分子内C原子的杂化方式呢？由于杂化轨道只能用于形成σ 键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，固有下列关系：

　　杂化轨道数=σ键数+中心原子孤电子对数，如果我们已知σ键数和中心原子孤电子对数，代入等式即可判断出中心原子杂化方式。

　　例如：

　　三、根据分子的空间构型判断

　　根据杂化轨道理论，中心原子轨道采取一定的杂化方式后，其空间构型和键角如下：

　　由此，可以根据分子的空间构型或键角来判断中心原子轨道的杂化方式。

　　例如：C2H2、CO2为直线形分子，键角为180°，推断其C原子的杂化轨道类型为sp；C2H4、C6H6为平面形分子，键角为120°，推断其C原子的杂化轨道类型为sp2；CH4、CCl4为正四面体形，键角109.5°，推断其C 原子的杂化轨道类型为sp3。

　　这种方法还可以扩展到其它以共价键形成的晶体，如：已知金刚石中的碳原子、晶体硅和石英中的硅原子，都是以正四面体结构形成共价键的，所以也都是采用sp3杂化；已知石墨的每一层内，每个碳原子与其它三个碳原子结合，形成六元环层，键角为120°，由此判断石墨中的碳原子采用sp2杂化。

　　四、根据结构替换判断

　　依据有机取代反应特点，发生取代后，其中心原子的结构和成键方式都应该不变。因此，对于一些复杂的分子，我们可以将其中的某些原子团替换成原子，变成简单熟悉的分子，根据这个分子的中心原子的杂化轨道类型，来判断原来分子中原子的杂化轨道类型。

　　例如（2014淄博一模32题）H2O2分子中氧原子的杂化方式为 。

　　利用替换法上题中H2O2分子可以看作-OH替换了H2O中的H，因为H2O中O原子为sp3杂化，所以H2O2中的O原子也为sp3杂化。

　　N2H4可以看作-NH2替换了NH3中的H，因为NH3中N原子为sp3杂化，所以H2N-NH2中的N原子也为sp3杂化。

　　练习：（2014青岛一模）：有如下反应

　　化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为 。

　　根据替换法可知乙中采取sp3杂化的原子有，C.N.O，再依据同周期第一电离能递变规律便可顺利解答。

　　五、根据等电子原理判断

　　教材的“知识支持”中介绍了等电子原理，即原子总数相等且价电子总数相同的分子或离子互为等电子体。互为等电子体的物质具有相同的空间构型和化学键类型。因此，我们可以根据一些熟悉的分子的杂化轨道类型来判断与它互为等电子体的不熟悉的分子的杂化轨道类型。

　　例如：指出N2O分子的空间构型

　　解析：教材中介绍的价层电子对互斥理论是比较浅显的，并没有介绍N 作为配位原子应该如何计算价电子对数，N2O的结构我们也不熟悉。因此用以上四种方法就不好判断，但可用等电子原理巧解。因为N2O与CO2互为等电子体，所以N2O也应为sp杂化，是直线形分子。

　　高考考试说明中要求：“了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp，sp2，sp3），能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构”，纵观近几年的高考试题，对这部分内容都有考查，但难度不大。因此，在学习这部分内容时，要特别注重思维方法的培养，不同的分子可以用同一方法判断，同样的分子也可以用不同的方法判断，熟练灵活运用各种方法才是学习之本。

范文四：杂化轨道

杂化轨道理论

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概述

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年鲍林(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。

种类

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。碳碳双键中的 sp2杂化如下所示。 这 3个 sp2杂化轨道中有 2个轨道分别与 2个 H 原子形成 σ单键,还有 1个 sp2轨道则与另 一个 C 的 sp2轨道形成头对头的 σ键,同时位于垂直方向的 pz 轨道则以肩并肩的方式形成 了 π键。也就是说碳碳双键是由一个 σ键和一个 π键组成,即双键中两个键是不等同的。 π键原子轨道的重叠程度小于 σ键, π键 不稳定,容易断裂,所以含有双键的烯烃很容易发生 加成反应,如乙烯 (H2C=CH2)和氯 (Cl2)反应生成氯乙烯 (Cl— CH2— CH2— Cl) 。

乙炔分子 (C2H2)中有碳碳三键 (HC≡CH) ,激发态的 C 原子中 2s 和 2px 轨道形成 sp 杂化 轨道。这两个能量相等的 sp 杂化轨道在同一直线上,其中之一与 H 原子形成 σ单键 ,另外 一个 sp 杂化轨道形成 C 原子之间的 σ键,而未参与杂化的 py 与 pz 则垂直于 x 轴并互相垂 直,它们以肩并肩的方式与另一个 C 的 py , pz 形成 π键。即碳碳三键是由一个 σ键和两个 π键组成。这两个 π键不同于 σ键,轨道重叠也较少并不稳定,因而容易断开,所以含三键 的炔烃也容易发生加成反应

杂化轨道

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杂化轨道(英语:Hybridized orbital)是指原子轨道经杂化(hybridisation 或 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。杂化概念是鲍林于 1931年提出。

例子

杂化轨道的类型:

按参加杂化的原子轨道种类,轨道杂化有 sp 和 spd 两种主要类型,按杂化后形成形成 的几个杂化轨道的能量是否相同,轨道的杂化可分为等性和不等性杂化。

于 1931年,鲍林提出

一个原子中的几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。 原子在化合成分子的 过程中, 根据原子的成键要求, 在周围原子影响下, 将原有的原子轨道进一步线性组合成新 的原子轨道。 这种在一个原子中不同原子轨道的线性组合, 称为原子轨道的杂化。 杂化后的 原子轨道称为杂化轨道。 杂化时, 轨道的数目不变, 轨道在空间的分布方向和分布情况发生 改变。 组合所得的杂化轨道一般均和其他原子形成较强的 σ键或安排孤对电子, 而不会以空 的杂化轨道的形式存在。 在某个原子的几个杂化轨道中, 全部由成单电子的轨道参与的杂化, 称为等性杂化轨道;有孤对电子参与的杂化,称为不等性杂化轨道。

杂化轨道具有和 s , p 等原子轨道相同的性质,必须满足正交,归一性。

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。 那么 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 2pz 轨道未参与杂化,位于与平面垂直的方向上。碳碳双键中的 sp2杂化如下 所示。

这 3个 sp2杂化轨道中有 2个轨道分别与 2个 H 原子形成 σ单键,还有 1个 sp2轨道则与另 一个 C 的 sp2轨道形成头对头的 σ键,同时位于垂直方向的 pz 轨道则以肩并肩的方式形成 了 π键。也就是说碳碳双键是由一个 σ键和一个 π键组成,即双键中两个键是不等同的。 π键原子轨道的重叠程度小于 σ键, π键不稳定,容易断裂,所以含有双键的烯烃很容易发生 加成反应,如乙烯 (H2C=CH2)和氯 (Cl2)反应生成氯乙烯 (Cl— CH2— CH2— Cl) 。

乙炔分子 (C2H2)中有碳碳三键 (HC≡CH) ,激发态的 C 原子中 2s 和 2px 轨道形成 sp 杂化 轨道。这两个能量相等的 sp 杂化轨道在同一直线上,其中之一与 H 原子形成 σ单键,另外 一个 sp 杂化轨道形成 C 原子之间的 σ键,而未参与杂化的 py 与 pz 则垂直于 x 轴并互相垂 直,它们以肩并肩的方式与另一个 C 的 py , pz 形成 π键。即碳碳三键是由一个 σ键和两个 π键组成。这两个 π键不同于 σ键,轨道重叠也较少并不稳定,因而容易断开,所以含三键 的炔烃也容易发生加成反应。

VSEPR(价电子层互斥模型 )

通过成键电子对数与孤电子对数可判断中心原子杂化模型,成键电子对数:ABn 中 n 的值;孤电子对数:(A 价电子数 -A 成键电子数) /2。

价电子对总数即两者之和,如价电子对总数为 2时为 sp 杂化(直线形) ,为 3时为 sp2杂 化(平面三角形) ,为 4时为 sp3杂化(四面体) , 5—— sp3d (三角双锥) , 6—— sp3d2(八面 体) 。而成键电子对数与孤电子对数的不同使得分子的几何构型不同。

轨道的相互叠加过程叫原子轨道的杂化。 原子轨道叠加后产生的新的原子轨道叫杂化轨 道。

⑴ 在形成分子(主要是化合物)时,同一原子中能量相近的原子轨道 (一般为同一能 级组的原子轨道 ) 相互叠加(杂化)形成一组的新的原子轨道。

⑵ 杂化轨道比原来的轨道成键能力强,形成的化学键键能大,使生成的分子更稳定。 由于成键原子轨道杂化后,轨道角度分布图的形状发生了变化(形状是一头大,一头小) , 杂化轨道在某些方向上的角度分布, 比未杂化的 p 轨道和 s 轨道的角度分布大得多, 它的大 头在成键时与原来的轨道相比能够形成更大的重叠, 因此杂化轨道比原有的原子轨道成键能 力更强。

⑶ 形成的杂化轨道之间应尽可能地满足最小排斥原理(化学键间排斥力越小,体系越 稳定) ,为满足最小排斥原理 , 杂化轨道之间的夹角应达到最大。

⑷ 分子的空间构型主要取决于分子中 σ键形成的骨架,杂化轨道形成的键为 σ键,所 以,杂化轨道的类型与分子的空间构型相关。

杂化类型有

1) sp 杂化

同一原子内由一个 ns 轨道和一个 np 轨道发生的杂化,称为 sp 杂化。杂化后组成的轨 道称为 sp 杂化轨道。 sp 杂化可以而且只能得到两个 sp 杂化轨道。实验测知,气态 BeCl2中 的铍原子就是发生 sp 杂化,它是一个直线型的共价分子。 Be 原子位于两个 Cl 原子的中间,

键角 180°,两个 Be -Cl 键的键长和键能都相等

2) sp2杂化

同一原子内由一个 ns 轨道和二个 np 轨道发生的杂化,称为 sp2杂化。杂化后组成的轨 道称为 sp2杂化轨道。 气态氟化硼 (BF3) 中的硼原子就是 sp2杂化, 具有平面三角形的结构。 B 原子位于三角形的中心,三个 B -F 键是等同的,键角为 120°

(3) sp3杂化

同一原子内由一个 ns 轨道和三个 np 轨道发生的杂化,称为 sp3杂化,杂化后组成的轨 道称为 sp3杂化轨道。 sp3杂化可以而且只能得到四个 sp3杂化轨道。 CH4分子中的碳原子就 是发生 sp3杂化, 它的结构经实验测知为正四面体结构, 四个 C -H 键均等同, 键角为 109°28′ 。 这样的实验结果, 是电子配对法所难以解释的, 但杂化轨道理论认为, 激发态 C 原子 (2s12p3) 的 2s 轨道与三个 2p 轨道可以发生 sp3杂化,从而形成四个能量等同的 sp3杂化轨道

范文五：杂化轨道

杂化轨道

1. 在成键的过程中，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，组成数目相等的新原子轨道，这种轨道重新组合的方式称为杂化（hybridization) , 杂化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybrid orbital) 。2. 杂化轨道的角度函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强（轨道是在杂化之后再成键）。

电子云的形状

3. 杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。

一个原子中的几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。原子在化合成分子的过程中，根据原子的成键要求，在周围原子影响下，将原有的原子轨道进一步线性组合成新的原子轨道。这种在一个原子中不同原子轨道的线性组合，称为原子轨道的杂化。杂化后的原子轨道称为杂化轨道。杂化时，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。组合所得的杂化轨道一般均和其他原子形成较强的σ键或安排孤对电子，而不会以空的杂化轨道的形式存在。在某个原子的几个杂化轨道中，全部由成单电子的轨道参与的杂化，称为等性杂化轨道；有孤对电子参与的杂化，称为不等性杂化轨道。

杂化轨道具有和s ，p 等原子轨道相同的性质，必须满足正交，归一性。 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。那么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109.3pm ，键角为109°28′。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(Quantum Mechenical) 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。

sp3杂化电子云图

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[1]，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。

种类

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(C2H4)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2pz 轨道未参与杂化，位于与平面垂直的方向上。碳碳双键中的sp2杂化如下所示。

这3个sp2杂化轨道中有2个轨道分别与2个H 原子形成σ单键，还有1个sp2轨道则与另一个C 的sp2轨道形成头对头的σ键，同时位于垂直方向的pz 轨道则以肩并肩的方式形成了π键。也就是说碳碳双键是由一个σ键和一个π键组成，即双键中两个键是不等同的。π键原子轨道的重叠程度小于σ键，π键不稳定，容易断裂，所以含有双键的烯烃很容易发生加成反应，如乙烯(H2C=CH2)和氯(Cl2)反应生成氯乙烯

(Cl—CH2—CH2—Cl) 。

乙炔分子(C2H2)中有碳碳三键(HC≡CH)，激发态的C 原子中2s 和2px 轨道形成sp 杂化轨道。这两个能量相等的sp 杂化轨道在同一直线上，其中之一与H 原子形成σ单键，另外一个sp 杂化轨道形成C 原子之间的σ键，而未参与杂化的py 与pz 则垂直于x 轴并互相垂直，它们以肩并肩的方式与另一个C 的py ，pz 形成π键。即碳碳三键是由一个σ键和两个π键组成。这两个π键不同于σ键，轨道重叠也较少并不稳定，因而容易断开，所以含三键的炔烃也容易发生加成反应。VSEPR(Valence-Shell Electron-Pair Repulsion)(价电子层互斥模型) 通过成键电子对数与孤电子(Lone Pair Electron)对数可判断中心原子杂化模型，成键电子对数：ABn 中n 的值；孤电子对数：（A 价电子数-A 成键电子数）/2。

价电子对总数即两者之和，如价电子对总数为2时为sp 杂化（直线形），为3时为sp2杂化（平面三角形），为4时为sp3杂化（四面体），5——sp3d （三角双锥），6——sp3d2（八面体）。而成键电子对数与孤电子对数的不同使得分子的几何构型不同。

轨道的相互叠加过程叫原子轨道的杂化。原子轨道叠加后产生的新的原子轨道叫杂化轨道。

⑴ 在形成分子（主要是化合物）时，同一原子中能量相近的原子轨道 (一般为同一能级组的原子轨道) 相互叠加（杂化）形成一组的新的原子轨道。

⑵ 杂化轨道比原来的轨道成键能力强，形成的化学键键能大，使生成的分子更稳定。由于成

两个P 轨道形成的大π键

键原子轨道杂化后，轨道角度分布图的形状发生了变化（形状是一头大，一头小），杂化轨道在某些方向上的角度分布，比未杂化的p 轨道和s 轨道的角度分布大得多，它的大头在成键时与原来的轨道相比能够形成更大的重叠，因此杂化轨道比原有的原子轨道成键能力更强。

⑶ 形成的杂化轨道之间应尽可能地满足最小排斥原理（化学键间排斥力越小，体系越稳定），为满足最小排斥原理， 杂化轨道之间的夹角应达到最大。

⑷ 分子的空间构型主要取决于分子中σ键形成的骨架，杂化轨道形成的键为σ键，所以，杂化轨道的类型与分子的空间构型相关。 编辑本段

(1)sp杂化

同一原子内由一个ns 轨道和一个np 轨道发生的杂化，称为sp 杂化。杂化后组成的轨道称为sp 杂化轨道。sp 杂化可以而且只能得到两个sp 杂化轨道。实验测知，气态BeCl2中的铍原子就是发生sp 杂化，它是一个直线型的共价分子。Be 原子位于两个Cl 原子的中间，键角180°，两个Be －Cl 键的键长和键能都相等

(2)sp2杂化

同一原子内由一个ns 轨道和二个np 轨道发生的杂化，称为sp2杂化。杂化后组成的轨道称为sp2杂化轨道。气态氟化硼（BF3）中的硼原子就是sp2杂化，具有平面三角形的结构。B 原子位于三角形的中心，三个B －F 键是等同的，键角为120°

(3)sp3杂化

同一原子内由一个ns 轨道和三个np 轨道发生的杂化，称为sp3杂化，杂化后组成的轨道称为sp3杂化轨道。sp3杂化可以而且只能得到四个sp3杂化轨道。CH4分子中的碳原子就是发生sp3杂化，它的结构经实验测知为正四面体结构，四个C －H 键均等同，键角为109°28′。这样的实验结果，是电子配对法所难以解释的，但杂化轨道理论认为，激发态C 原子（2s12p3）的2s 轨道与三个2p 轨道可以发生sp3杂化，从而形成四个能量等同的sp3杂化轨道

(4)sp3d2杂化

等性杂化为八面体结构，如SF6

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