题目
杂化轨道理论的基本要点是什么?
杂化轨道理论的基本要点是什么?
题目解答
答案
杂化轨道理论的基本要点是:①形成分子时,因原子之间的相互影响,中心原子内能量相近的不同类型的轨道进行线性组合——杂化,重新分配能量和确定空间方向,形成数目相等的新原子轨道——杂化轨道。② 杂化后轨道形状发生了变化,杂化轨道的角度波函数集中在某一方向,更有利于最大重叠,成键能力增强。③杂化轨道之间尽可能取最大夹角分布,形成相互排斥能最小的杂化轨道构型。杂化类型不同,杂化轨道构型也不相同,形成的分子就具有了不同的分子构型。④杂化分为等性杂化和不等性杂化。
解析
杂化轨道理论是解释分子几何构型的重要理论,其核心在于原子轨道的重组与杂化。本题考查对理论基本要点的理解,需抓住以下关键点:
- 轨道重组:不同类型的原子轨道在能量相近时发生线性组合,形成新的杂化轨道。
- 成键优化:杂化轨道通过角度波函数的集中增强成键能力,遵循最大重叠原理。
- 构型决定:杂化轨道尽可能取最大夹角分布,形成稳定的分子构型,不同杂化类型对应不同构型。
- 杂化分类:区分等性杂化(相同轨道参与)和不等性杂化(不同轨道参与)。
① 轨道重组与能量分配
- 能量相近轨道参与:中心原子中能量相近的原子轨道(如$s$、$p$轨道)参与杂化。
- 线性组合:原轨道线性组合生成数目相等的新轨道(如$sp^3$杂化生成4个杂化轨道)。
- 能量重新分配:新轨道能量介于原轨道之间,空间取向重新确定。
② 杂化轨道的成键优势
- 角度波函数集中:杂化轨道的波函数在某一方向增强,有利于与其他原子轨道发生最大重叠。
- 成键能力提升:杂化轨道比原轨道更易形成强键,解释分子中原子的高键合能力。
③ 杂化轨道构型与分子几何
- 最大夹角原则:杂化轨道尽可能远离以减小电子云排斥,形成稳定构型(如$sp^3$为正四面体)。
- 杂化类型决定构型:不同杂化类型(如$sp$, $sp^2$, $sp^3$)对应不同分子构型(如直线形、平面三角形、正四面体)。
④ 杂化分类
- 等性杂化:所有杂化轨道能量、形状相同(如$CH_4$中的$sp^3$杂化)。
- 不等性杂化:杂化轨道存在能量或形状差异(如$H_2O$中的不等性$sp^3$杂化)。