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2011化工工程师考试：无机化学学习方案汇总

(二)杂化轨道理论

基本要求

1. 掌握杂化轨道理论的要点及以上概念。

2. 掌握杂化轨道类型与分子的空间构型的关系

基本概念

杂化;等性杂化;不等性杂化;sp杂化;spd杂化。

基本要点

1. 杂化轨道理论的要点

(1)形成分子时，由于原子间的相互影响，同一个原子中几个不同类型的能量相近的原子轨道，重新分配能量和空间方向，组合成数目相等的一组新轨道，这种轨道重新组合的过程称为轨道杂化，所形成的新轨道称为杂化轨道。

(2)有几个原子轨道参加杂化，就能组合成几个杂化轨道。即杂化轨道的数目等于参与杂化

的原来原子轨道的数目。

(3)杂化轨道成键时要满足原子轨道最大重叠原理，即原子轨道重叠愈多，形成的化学键愈稳

定。由于杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前大得多，更有利于原子轨道间最大程度的重叠;因而杂化轨道的成键能力比杂化前强，其成键能力的大小顺序如下：

s

(4) 杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。即杂化轨道间在空间尽可能的采取最大键角，使相互间斥力最小，从而使分子具有较小的内能，体系更趋稳定。不同类型的杂化轨道间夹角不同，成键后分子的空间构型也不同。

(5)同种类型的杂化轨道又可分为等性杂化(equivalent hydridization)和不等性杂化(nonequivalent hydridization)两种。杂化后形成的杂化轨道能量、成分完全相同，这种杂化称为等性杂化;形成的杂化轨道能量不完全相同的称为不等性杂化。凡由含单电子的轨道或不含电子的空轨道间形成的杂化属于等性杂化;凡原子中有孤对电子占据的轨道参加杂化时，一定是不等性杂化。

2. 杂化轨道类型与分子的空间构型

(1) sp杂化 由一个ns轨道和一个np轨道组合成两个sp杂化轨道的过程称为sp杂化。每个

杂化轨道都含有1/2的s和1/2的P成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，BeC12。

杂化轨道理论认为，在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化只有在形成分子时才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。

(2) sp2杂化 由一个ns轨道和两个np轨道组合形成三个sp2杂化轨道的过程称为sp2杂化。其中每个sp2杂化轨道都含有1/3的s和2/3的p成分，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。如BF3分子

(3) sp3杂化 由一个ns轨道和三个np轨道组合成四个sp3杂化轨道的过程称为sp3杂化。每

个sp3杂化轨道都含有1/4的s和3/4的p成分，四个杂化轨道分别指向正四面体的四个顶点。杂化轨道间的夹角为109°28′，其空间构型为正四面体形。如CH4分子，SiH4分子 。

现将以上三种sp类型的杂化与空间构型之间的关系归纳于表10-1中。

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