什么是杂化轨道?杂化轨道与分子轨道的区别?

如题所述

【硝酸根:NO₃⁻】

氮原子与每一个氧原子形成一个σ键,由于电子云互斥,三个σ键处于氮原子的平面正三角形三个方向,即SP2杂化。

除σ键外,氮原子还有一对未成对电子,占据一条p轨道。而三个氧各剩余一个未成键电子,也占据一条p轨道,四个p轨道互相平行,以“肩并肩”的形式构成四中心大π键。加上-1价电子(即从氢或金属等阳离子处夺取的电子),共6个电子,形成3个电子对,即四中心六电子大π键。

【氨分子:NH₃】

氮原子与每一个氧原子形成一个σ键,此时,氮原子还剩余一对未成键电子对。

但与硝酸根不同的是,氢原子不具有p轨道,因此不能形成π键。

由于电子云互斥,三个σ键与未成键电子对互相排斥,最终拉扯成变形四面体结构,即SP3杂化。

【硝酸根对比三氯化氮:NCl₃】

三氯化氮看上去与硝酸根类似,都是氮作为中心原子与三个其他原子成σ键,而且氯原子也同氧原子类似,具有p轨道。

但是,氮原子与三个氯原子成三个σ键之后,不论氮原子还是氯原子,它们的外层电子数都已经饱和,不能再互相共享π电子,因此也是形成不了π键的。

所以,氮原子的未成键电子对也会与三个σ键互相排斥,最终拉扯成变形四面体结构,即SP3杂化。

【氨分子对比氢化硼:BH₃】

氢化硼(甲硼烷)看上去与氨类似,都是中心原子与三个氢原子成σ键。

但它与氨不同的地方在于:硼外层只有3个电子,形成三个σ键后,没有了未成键电子对。

因此,电子云之间的互斥只发生在三个σ键之间,所以被拉扯成平面正三角形结构,即SP2杂化。

【注】

氢化硼中的硼原子SP2杂化并形成三个σ键后,还具有一个空的p轨道,对外界电子云具有强烈的吸引力,因此会吸引临近氢化硼的氢电子云。两个氢化硼分子互相吸引对方的氢电子云,以氢为桥梁(两个氢桥键),构成了B₂H₆(乙硼烷)形式的二聚型分子。这时候的硼就变成了SP3杂化。

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