子的2s轨道与各填有一个电子的两个2p轨道发生sp2杂化，形成三个能量等同 的sp杂化轨道： ① ①○○故激发 2 28 2s 20 亚盗丝0009 sp2 其中每一个s即杂化轨道都含有8轨道和考P轨道的成分。Sp杂化轨道的 花状和sp杂化轨道的形状类似，如图6-3所示。只是由于所含的s轨道和卫轨 道成分不同，在形状的“肥瘦”上有所差异。成键时以杂化轨道大的 的成键轨道重叠而形成三个。键。根据理论推算，键角为120°，BF3分子中的四 个原子都在同一平面上。这样，推断结果与实验事实相符。 除BF,气态分子外，其它气态卤化硼分子内，B原子也是采取sp杂化的方 式成键的。 (3)sn3杂化 同一原 内由 个s轨道和三个轨道发生的杂化， 称为sp杂化，杂化 后组成的轨道称为s平杂化轨道。p杂化可以而且只能得到四个5p杂化轨道。 CH分子的结构经实验测知为正四面体结构，四个C一H键均等同，键角为 10928。这样的实验结果，是电子配对法所难以解释的，但杂化轨道理论认为， 激发态C原子(2s'2p3)的2s轨道与三个2p轨道可以发生sp杂化，从而形成 四个能量等同的s即杂化轨道： 009①n*化0000 2中 3 其中每一个s邓杂化轨道都含扣轨道和p轨道的成分。如图614所示， sp杂化轨道的形状也和sp杂化轨道类似。成键时，以杂化轨道大的一头与H原 子的成键轨道重叠而形成四个σ键。根据理论推算，键角为10928，表明CH4 分子为正四面体结构，与实验测得的完全相符。 除CH分子外，CC4、CF4、SiH、SiCL4、CeCl等分子也是采取sp杂化的 方式成键的 (④不等性sp杂化 有些分子的成键，表面来看与CH分子的成键毫无共同之处。譬如NH分 子的成键似乎与BF;分子类似，中心原子也将采取sp杂化的方式成键，键角也 应为120°，日实则结果键角却为107°18，与10928更为接近些。又譬如H0
子的 2s 轨道与各填有一个电子的两个 2p 轨道发生 sp2杂化，形成三个能量等同 的 sp2杂化轨道： 其中每一个 sp2杂化轨道都含有 轨道和 轨道的成分。sp2杂化轨道的 形状和 sp 杂化轨道的形状类似，如图 6-13 所示。只是由于所含的 s 轨道和 p 轨 道成分不同，在形状的"肥瘦"上有所差异。成键时以杂化轨道大的一头与 F 原子 的成键轨道重叠而形成三个 σ键。根据理论推算，键角为 120°，BF3分子中的四 个原子都在同一平面上。这样，推断结果与实验事实相符。 除 BF3气态分子外，其它气态卤化硼分子内，B 原子也是采取 sp2杂化的方 式成键的。 （3）sp3杂化 同一原子内由一个 ns 轨道和三个 np 轨道发生的杂化，称为 sp 3杂化，杂化 后组成的轨道称为 sp3杂化轨道。sp3杂化可以而且只能得到四个 sp3杂化轨道。 CH4分子的结构经实验测知为正四面体结构，四个 C－H 键均等同，键角为 109°28'。这样的实验结果，是电子配对法所难以解释的，但杂化轨道理论认为， 激发态 C 原子（2s1 2p3）的 2s 轨道与三个 2p 轨道可以发生 sp3杂化，从而形成 四个能量等同的 sp 3杂化轨道： 其中每一个 sp 3杂化轨道都含 轨道和 轨道的成分。如图 6-14 所示， sp3杂化轨道的形状也和 sp 杂化轨道类似。成键时，以杂化轨道大的一头与 H 原 子的成键轨道重叠而形成四个 σ键。根据理论推算，键角为 109°28'，表明 CH4 分子为正四面体结构，与实验测得的完全相符。 除 CH4分子外，CCl4、CF4、SiH4、SiCl4、CeCl4等分子也是采取 sp 3杂化的 方式成键的。 (4) 不等性 sp3杂化 有些分子的成键，表面来看与 CH4分子的成键毫无共同之处。譬如 NH3 分 子的成键似乎与 BF3分子类似，中心原子也将采取 sp2杂化的方式成键，键角也 应为 120°，但实测结果键角却为 107°18'，与 109°28'更为接近些。又譬如 H2O
分子的成键似乎与B®Cl,分子类似，中心原子也将采取sp杂化的方式成键，键 角也应为180°，但实测结果键角却为10445，与10928也更为接近些。人们经 过深入研究认为，在NH分子和H0分子的成键过程中，中心原子也像CH4分 子中的C原子一样，是采取sp杂化的方式成键的。 N原子的价层电子构型为2s22p3,成键时这四个价电子轨道发生sp3杂化： 090还带生热比.0000 28 2p 不等性p 形成了四个sp杂化轨道。其中三个s即杂化轨道各有一个未成对电子， 个sp杂化轨道为一对电子所占据。成键时有三个sp3杂化轨道分别与三个H原 子的1s轨道重叠，形成三个N一H键：其余一个s即3杂化轨道上的电子对没有参 加成键，如图65()所示。这一对孤电子对因靠近N原子，其电子云在N原 外占据着 较大的 间，对 三个N一H键的电子云有较 大的静电排斥力，使键角 从10928被压缩到10718'，以至NH3分子呈三角锥形，如图6-15(b)所示。由 于孤电子对的电子云比较集中于N原子的附近，因而其所在的杂化轨道含有较多 的s轨道成分，其余三个杂化轨道则含有较多的p轨道成分，使这四个sp3杂化 轨道不完全等同。这种产生不完全等同轨道的杂化称为不等性杂化 至于，0分子0原子的价层电子构型为22，成键时这四个价电子轨道也 是发生sp不等性杂化： 00不游性杂化，0D00 2p 28 不等性即 形成了四个不完全等同的sp杂化轨道，其中二个sp杂化轨道各有一个未成对 电子，其电子分别与三个H原子的1s电子形成两个O-H健：其余二个sp杂 化轨道各为一对孤电子对所占据，如图6-16(a)所示。这两对孤电子对因靠近0 原子，其电子云在0原子外占据着更大的空间，对两个O一H键的电子云有更 大的静电排斥力，使键角从10928被压缩到10445，以至H,0分子的的空间结 构如图6-16b)所示。以上介绍了s轨道和p轨道的三种杂化形式，现简要归纳 于表6-4 第三周期及其后的元素原子，价层中有d轨道，若m-1)d或d轨道与s, m轨道能级比较接近，成键时有可能发生sp-d(或d-s-p)型杂化。如SF6分子中 的S采取sp杂化成键，如图6-17所示。 第六周期及其后的元素原子，价层中有轨道，成键时还可能发生d 型杂化.我国科学 家 唐敖庆教授对此作了卓有成效的研究，使杂化理论更臻完善 由此可阐明更复杂的化合物的结构
分子的成键似乎与 BeCl2分子类似，中心原子也将采取 sp 杂化的方式成键，键 角也应为 180°，但实测结果键角却为 104°45'，与 109°28'也更为接近些。人们经 过深入研究认为，在 NH3分子和 H2O 分子的成键过程中，中心原子也像 CH4分 子中的 C 原子一样，是采取 sp3杂化的方式成键的。 N 原子的价层电子构型为 2s2 2p3，成键时这四个价电子轨道发生 sp 3杂化： 形成了四个 sp 3杂化轨道。其中三个 sp 3杂化轨道各有一个未成对电子，一 个 sp3杂化轨道为一对电子所占据。成键时有三个 sp3杂化轨道分别与三个 H 原 子的 1s 轨道重叠，形成三个 N－H 键；其余一个 sp3杂化轨道上的电子对没有参 加成键，如图 6-15（a）所示。这一对孤电子对因靠近 N 原子，其电子云在 N 原 子外占据着较大的空间，对三个 N－H 键的电子云有较大的静电排斥力，使键角 从 109°28'被压缩到 107°18'，以至 NH3分子呈三角锥形，如图 6-15(b)所示。由 于孤电子对的电子云比较集中于Ｎ原子的附近，因而其所在的杂化轨道含有较多 的 s 轨道成分，其余三个杂化轨道则含有较多的 p 轨道成分，使这四个 sp3杂化 轨道不完全等同。这种产生不完全等同轨道的杂化称为不等性杂化。 至于 H2O 分子,O 原子的价层电子构型为 2s2 2p4 ,成键时这四个价电子轨道也 是发生 sp 3不等性杂化： 形成了四个不完全等同的 sp 3杂化轨道，其中二个 sp 3杂化轨道各有一个未成对 电子，其电子分别与二个 H 原子的 1s 电子形成两个 O－H 键；其余二个 sp 3杂 化轨道各为一对孤电子对所占据，如图 6-16(a)所示。这两对孤电子对因靠近 O 原子，其电子云在 O 原子外占据着更大的空间，对两个 O－H 键的电子云有更 大的静电排斥力，使键角从 109°28'被压缩到 104°45'，以至 H2O 分子的的空间结 构如图 6-16(b)所示。以上介绍了 s 轨道和 p 轨道的三种杂化形式，现简要归纳 于表 6-4 中。 第三周期及其后的元素原子，价层中有 d 轨道，若(n-1)d 或 nd 轨道与 ns， np 轨道能级比较接近，成键时有可能发生 s-p-d(或 d-s-p)型杂化。如 SF6分子中 的 S 采取 sp3 d 2杂化成键，如图 6-17 所示。 第六周期及其后的元素原子，价层中有 f 轨道，成键时还可能发生 f-d-s-p 型杂化。我国科学家唐敖庆教授对此作了卓有成效的研究，使杂化理论更臻完善， 由此可阐明更复杂的化合物的结构