价层电子互斥、价电子.doc

PAGE  PAGE 1 价层电子互斥、价电子 轨道杂化与分子的空间构型 学院：生化学院 班级：化学122班 姓名：郑婷婷 学号 指导老师：李良超 联系方式：676613 QQ:1171307845 日期：2012年12月10日 价层电子互斥、价电子轨道杂化与分子的空间构型 【摘要】价电子杂化轨道理论是在1931年由Ｌ.Pauling在ＶＢ法的基础上，从电子具有的波动性和波可以折叠的量子力学观点的角度上提出来的。这一理论较完美地解释了共价键理论无法解释的问题：共价键多原子分子的形成过程﹑键的性质及化合物的空间构型﹑键长﹑键角等键参数的特征。但一个分子具有什么样的空间构型，中心原子采用什么样的杂化轨道，杂化轨道理论就无法解释。然而科学是一个不断进步，解决问题的过程。在1940年，Sidgwick等人在归纳了许多已知分子的构型后，提出了价层电子对互斥理论（VSEPR），是对价键理论的补充，从而方便地判断多原子分子的空间几何构型，和推测中心原子的可能的杂化态，分析化学键的性质，进而讨论键的稳定性和键角大小等一系列参数。 【关键词】轨道杂化 价电子 互斥 空间构型 【正文】 一﹑价电子杂化轨道理论 1.1 相关的基本知识 核外电子运动特点 核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态，即 HYPERLINK /view/345756.htm \t _blank 基态。而在某些外加作用下，电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态，即激发态。在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，单个原子中，具有能量相近的两个电子亚层中，具有能量较低的电子亚层的一个或多个电子会激发而变为 HYPERLINK /view/131558.htm \t _blank 激发态，进入能量较高的电子亚层中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多个能量较高的电子亚层。 1.1.2 杂化轨道理论的概念 杂化轨道理论从电子具有波动性、波可以叠加的观点出发，认为一个原子和其他原子形成分子时，中心电子所用的电子轨道不是原来纯粹的s轨道或p轨道，而是由于原子之间的相互影响，若干不同类型、能量相近的电子轨道经叠加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向，组成了同等数目的能量完全相同的新的电子轨道——杂化轨道，以满足化学结合的需要。这一过程称为电子轨道的杂化。 1.1.3对概念理解的几个关键基本要点 ⑴能量相近原则——只有同一个原子中能量相近的原子轨道之间才可以通过叠加混杂，因此一般只有最外电子层中不同电子亚层中的电子可以进行轨道杂化，且在第一层的两个电子不参与反应。 ⑵能量重新分配——不同电子亚层中的电子在进行轨道杂化时，电子会从能量低的层跃迁到能量高的层，并且杂化以后的各电子轨道能量相等又高于原来的能量较低的电子亚层的能量而低于原来能量较高的电子亚层的能量 ⑶能量补偿——原子轨道杂化时，原已成对的电子可以激发到空轨道中而成单个电子，其激发所需的能量可以由成键时放出的能量得到补偿。 ⑷轨道最大重叠原理——通过叠加混杂，可以形成成键能力更强的一组新的原子轨道。 ⑸轨道数相等——n个原子轨道杂化后只能得到n个能量相等、空间取向不同的杂化轨道。 注：必须注意，孤立原子轨道本身不会杂化形成杂化轨道。只有当原子相互结合形成分子需要满足原子轨道的最大重叠时，才会使原子内原来的轨道发生杂化以获得更强的成键能力。 1.2轨道杂化类型 1.2.1等性杂化和不等性杂化 等性杂化——参与杂化的均是含有未成对电子的原子轨道，每一种杂化方式所得的杂化轨道的能量、成份都相同，其成键能力必然相等。 不等性杂化——中心原子有不参与成键的孤对电子占有的原子轨道参与了杂化，便可形成能量不等、成份不完全相同的新的杂化轨道，如NH3、H2O分子。 1.2.2 根据参与杂化的原子轨道的种类和数目的不同，可以将轨道分为以下几种类型。 Ⅰ.SP型 （1）SP杂化：能量相近的一个ns轨道和一个np轨道杂化，可形成二个等价的sp杂化轨道。每个sp杂化轨道含二分之一的ns轨道和二分之一的np轨道的成份，轨道呈一头大、一头小，为使相互间的排斥能最少，两sp杂化轨道之间的夹角为180°，分子呈直线构型，如Becl2 和C2H2. （2）SP2杂化：能量相近的一个ns轨道和二个np轨道杂化，可形成三个等价的sp2杂化轨道。每个sp2杂化轨道含有三分之