高中杂化轨道理论.docx

高中杂化轨道理论(图解）

一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构

价键法（VB法）价键理论一：１、要点：

⑴、共价键的形成条件：①、先决条件：原子具有未成对电子；

②、配对电子参与成键的原子轨道要满足对称匹配、能量相近以及最大重叠的原则；③、两原子具有成单的自旋相反的电子配对，

服从保里不相容原理。

⑵、共价键的本质：是由于原子相互接近时轨道重叠，原子间通过共用自旋相反的电子使能量降低而成键。

⑶、共价键的特征：①、饱和性，一个原子有几个未成对电子（包括激发后形成的未成对电子），便和几个自旋相反的电子配对成键；而未成对电子数是有限的，故形成化学键的数目是有限的。

②、根据原子轨道最大重叠原理，原子轨道沿其角度分布最大值方向重叠，即共价键具有一定的方向性。

⑷、共价键的类型：单键、双键和叁键。

①、σ键和π键。ⅰ、σ键：沿键轴方向重叠，呈圆柱形对称，称为σ轨道，生成的键称为σ键σ是希腊字母，相当于英文的s，是对称Symmetry[`simitri]这个字的第一个字母）。σ键形成的方式：

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ⅱ、π键：两个p轨道彼此平行地重叠起来，轨道的对称面是通过键轴的平面，这个对称面就叫节面，这样的轨道称为π轨道，生成的键称为π键（π相当于英文的p，是平行parallel[`p?r?lel]

的第一个字母）。

π键的形成过程：

健 σ键

项型

，

σ键和π键的比较

π键

目 （共价键中都存在σ （只存在不饱和共价键

键） 中）

沿两电子云（原子轨道）两互相平行的电子云（原重叠的键轴方向以“头碰头”子轨道）以“肩并肩”的

的方式遵循原子轨道最 方式遵循原子轨道最大

方式大程度重叠原理进行重 程度重叠原理进行重叠叠

（成建方向）重叠程度

重叠程度较大 重叠程度较小

电子云共价键电子云（重叠部 共价键电子云（重叠部

形状 分）呈轴对称 分）呈镜像对称

牢固程强度较大，键能大，较强度较小，键能较小，不

度化学活泼性

牢固，不易断裂 很牢固，易断裂不活泼，比π键稳定 活泼，易发生化学反应

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s-s、s-p、p-p、s-SPp－pπ键，、p－p大π键

、

杂化轨道、s-SP2杂化轨

类型道、s-SP3杂化轨道、杂化轨道间

类型

是否能旋转 可绕键轴旋转 不可旋转，

共价单键是σ键，共价双键有一个σ键，有一个π键；存在的共价叁键有一个σ键，有两个π键。

规律可单独存在任何共价键不单独存在，与σ键共存

中

含有未成对（单）电子含有未成对（单）电子的的原子轨道沿两电叠子 两个互相平行的电子云

云（原子轨道）的键轴（原子轨道）以“肩并肩”

概念方向以“头碰头”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重所形成的具有沿键呈轴对称特征的共价键

概念

的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠所形成的具有镜像对称特征的共价键

２、价键理论二：杂化轨道理论，价键理论简明地阐明了共价键的形成过程和本质，成功解释了共价键的方向性和饱和性，但在

解释一些分子的空间结构方面却遇到了困难。例如CH

4

分子的形

成，按照价键理论，C原子只有两个未成对的电子，只能与两个H

原子形成两个共价键，而且键角应该大约为90°。但这与实验事

实不符，因为C与H可形成CH

4

分子，其空间构型为正四面体，∠

HCH=109°28′。为了更好地解释多原子分子的实际空间构型和性

质，1931年鲍林和斯莱脱(Slater )在电子配对理论的基础上，提出了杂化轨道理论(hybridorbitaltheory)，丰富和发展了现代价键理论。

⑴、杂化轨道理论的基本要点

原子在形成分子时，为了增强成键能力，同一原子中能量相近的不同类型（s、p、d…）

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的几个原子轨道可以相互叠加进行重新组合，形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道。这种原子轨道重新组合的过程称为原子轨道的杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。注意：①、只有在形成分子的过程中，中心原子能量相近的原子轨道才能进行杂化，孤立的原子不可能发生杂化。②、只有能量相近的轨道才能互相杂化。常见的有：nsnpnd，

(n-1)dnsnp；③、杂化前后，总能量不变。但杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力增强，形成的化学键的键能大。这是由于杂化后轨道的形状发生了变化，电子云分布集中在某一方向上，成键时轨道重叠程度增大，成键能力增强。④、杂化所形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的数目，亦即杂化前后，原子轨道的总数不变。⑤、杂化轨道的