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混成軌域

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甲烷的雜化。

雜化軌態(英語:Hybrid orbital)是指原子軌態經雜化(hybridization)後所形成的能量簡併的新軌態,用以定量描述原子間的鍵結性質。與價層電子對互斥理論可共同用來解釋分子軌態的形狀。雜化概念是萊納斯·鮑林於1931年提出。

發展史

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化學家萊納斯·鮑林第一個提出了雜化軌態理論來解釋甲烷(CH4)等分子的結構[1]。 這個概念原本是為了解釋簡單的化學系統而開發的,但是這種方法後來被廣泛應用,至今天它仍然是一種解釋有機化合物結構的有效理論。

軌態是描述電子在分子中的行為的一個模型。對於較簡單的原子,如氫原子薛定諤方程可以被精確求解。在較重的原子(如碳、氮、氧)中,原子使用了2s和2p軌態,類似氫原子的激發態軌態,雜化軌態被認為是這些原子軌態以不同的比例互相疊加而成的混合。雜化軌態理論給出了路易士結構量子力學解釋,因而在有機化學裏得到了廣泛應用。

例子

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類別 spx雜化 sdx雜化 spxdy雜化
主族/
過渡金屬
僅過渡金屬
AX2
AX3
  • 三角錐
  • sd2雜化 (90°)
  • 例: CrO3
AX4
  • 正四面體
  • sd3雜化 (70.5°, 109.5°)
  • 例: MnO4
  • 平面正方形
  • sp2d雜化
  • 例: PtCl42−
AX6
  • C3v 三稜柱
  • sd5雜化 (63.4°, 116.6°)
  • 例: W(CH3)6
  • 正八面體
  • sp3d2雜化
  • 例: Mo(CO)6
軌態間角
超價分子 (共振)
AX5 三角雙錐
AX6 正八面體
AX7 五角雙錐

參考文獻

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  1. ^ Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society, 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027 

外部連結

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