请问一下分子的杂化有哪几种,怎样从结构上区分?

红鲳鱼2023-02-15  43

(你是搞科研的吗?我看了你提了好多难题呀!)

一般杂化只考虑s、p、d轨道的杂化,杂化类型有:sp杂化(为直线形如:CO2)、sp2杂化(实例有BF3(为三角形)、PbCl2(为V字形,是因为有一对孤对电子对取代的一角(孤对电子对不显示在分子构型上但对分子空间构型有影响),下面有变体也因为孤对电子对的存在)、sp3杂化(实例有CH4(四面体)、NH3(三角锥),H2O(V字形)),sp3d杂化(实例有PCl5(三角双锥)、BrF3(T字形)、XeF2(直线形),sp3d2杂化(实例SF6(八面体)、IF5(四角锥)、XeF2(正方形)).一般的教材只说这几种但事实上还有sp3d3杂化(如:XeF6(变形八面体)).

所以要从结构上区分有困难,这要借助孤对电子(因其强烈的负电荷)对对周围物质的排斥作用来确定,不过还不如借助了解物质组成来推算简便的多的多.

不过你给的分也太少了,如果你愿意多给分我到是愿意多介绍更详细的构型情况.

(1)s-p型杂化只有s轨道和p轨道参与的杂化,主要有以下三种类型:

1.sp杂化 

sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道形成的,其形状不同于杂化前的s轨道和p轨道。每个杂化轨道含有二分之一的s轨道成分和二分之一的p轨道成分。两个杂化轨道在空间的伸展方向呈直线形,夹角180°。如:C2H2、BeCl2分子。

2.sp2杂化 

sp2杂化轨道由1个ns轨道和2个np轨道组合而形成的,每个杂化轨道含有三分之一的s轨道成分和三分之二p轨道成分,杂化轨道间夹角为120°,呈平面三角形分布。如C2H4、BF3分子。

3.sp3杂化 

sp3杂化轨道由1个ns轨道和3个np轨道组合而形成的,每个杂化轨道含有四分之一s轨道成分和四分之三p轨道成分。杂化轨道间夹角为109°28′,空间构型为四面体形。如:CH4分子、[NH4]+离子。

(2)s-p-d型杂化ns轨道,np轨道,nd轨道一起参与杂化称为s-p-d型杂化,主要有以下几种类型: sp3d杂化 

sp3d杂化是由1个ns轨道,3个np轨道和一个nd轨道组合而成的,它的5个杂化轨道在空间呈三角双锥形,三角形平面键角为120°,竖直方向键角为180°,竖直与平面键角为90°。如:PCl5分子。 sp3d2杂化 

sp3d2杂化是由1个ns轨道,3个np轨道和2个nd轨道组合而成的,它的6个杂化轨道在空间呈正八面体形,正方形平面键角为90°,竖直方向键角为180°,竖直与平面键角为90°。如:SF6分子。 sp3d3杂化 

sp3d3杂化是由1个ns轨道,3个np轨道和3个nd轨道组合而成的,它的7个杂化轨道在空间呈五角双锥形,五边形平面键角为72°,竖直方向键角为180°,竖直与平面键角为90°。如:IF7分子。 此外还有以内层的(n-1)d轨道,ns轨道,np轨道一起参与的杂化方式,它主要存在于过渡金属配位化合物中,例如d3sp3杂化、d2sp3杂化等。(3)等性杂化和不等性杂化杂化过程中形成杂化轨道可能是一组能量简并的轨道,也可能是一组能量彼此不相等的轨道。因此,轨道的杂化方式可分为等性杂化和不等性杂化。 等型杂化 

一组杂化轨道中,若参与杂化的各原子轨道s,p,d等成分相等,则杂化轨道的能量相等,这种杂化称为等性杂化。如BeCl2分子,BF3分子,CH4分子,SF6分子等均为等性杂化。 不等性杂化 

一组杂化轨道中若参与杂化的各原子轨道(s,p,d等)成分并不相等,则杂化轨道的能量不相等,这种杂化称为不等性杂化。若参与杂化的原子轨道不仅包含具有未成对电子的原子轨道,也包含具有成对电子的原子轨道,这种情况下的杂化经常是不等性杂化。比如水分子呈V型(O原子sp3杂化,氢氧键各占一条轨道,2对孤对电子各占一条轨道),氨分子呈三角锥形,皆因为此。

sp杂化为直线型(CO2,HC≡CH),sp2杂化为平面正三角形(BF3)sp3杂化为正四面体(甲烷),三角锥(氨),V形(H2O)dsp2杂化为正方形dsp3杂化为四方锥或三角双锥d2sp3,sp3d2杂化为正八面体。

同一原子中能量相近的n个原子轨道.组合后只能得到n个杂化轨道。例如,同一原子的1个s轨道和1个px轨道,只能杂化成2个sp杂化轨道。

杂化轨道与原来的原子轨道相比,其角度分布及形状均发生了变化,能量也趋于平均化。但比原来未杂化的轨道成键能力强,形成的化学键的键能大,使生成的分子更稳定。

杂化分类:

等性杂化:参与杂化的轨道完全相同的杂化叫做等性杂化。

不等性杂化:参与杂化的轨道不完全相同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。

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。

以上内容参考:百度百科-杂化


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