行测知识-什么叫杂化轨道？

什么叫杂化轨道？

hybrid orbital

 

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

 

    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，参与杂化的 s、p、d等成分相等，称为等性杂化轨道；若不相等，称为不等性杂化轨道。一些常见的杂化轨道如下表所示：

 

 

杂化轨道的公式

 

   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。例如，由s和p轨道组成杂化轨道 yi=ais+bip,由归一性可得∫yi*yijdt=1,a2+b2=1由正交性可得∫yi*yjdt=0(ij时)。根据这一性质 ， 考虑杂化轨道的空间分布及未杂化前原子轨道的取向，就能写出各个杂化轨道中原子轨道的组合系数。例如，由s,px ,py组成的平面三角形的sp2杂化轨道y1,y2,y3,当y1极大值方向和x轴平行，由等性杂化概念可知每一轨道s成分占1/3，组合系数为1/ ，其余2/3成分全由p轨道组成，因y1与x轴平行，与y轴垂直，py没有贡献，全部为px，所以得到y1=s+px；同理可得y2=s-px+py；y3=s-px-py。并可验证 y1，y2、y3 ，满足正交归一性。根据杂化轨道的正交、归一条件，推求两个等性杂化轨道的最大值之间的夹角θ，可按下式计算：a+βcosθ+ ，式中a，β，γ ，δ分别为杂化轨道中s，p，d，f，轨道所占的百分数。两个不等性杂化轨道Ψi 和Ψj 的最大值之间的夹角 θij 可按下式计算 ：

       由不等性杂化轨道形成的分子，其准确的几何构型需要通过实验测定，而不能预言其键角的准确值。