分子雜化軌道理論

1、 .wd.分子雜化軌道理論2010-5-8 化材學(xué)院 化學(xué)1李向陽(yáng)價(jià)鍵理論簡(jiǎn)明地說(shuō)明了共價(jià)鍵的形成過(guò)程和本質(zhì)，成功解釋了共價(jià)鍵的方向性和飽和性，但在解釋一些分子的空間構(gòu)造方面卻遇到了困難。例如CH4分子的形成，按照價(jià)鍵理論，C原子只有兩個(gè)未成對(duì)的電子，只能與兩個(gè)H原子形成兩個(gè)共價(jià)鍵，而且鍵角應(yīng)該大約為90°。但這與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符，因?yàn)镃與H可形成CH4分子，其空間構(gòu)型為正四面體，HCH = 109.5°。為了更好地解釋多原子分子的實(shí)際空間構(gòu)型和性質(zhì)，1931年鮑林提出了雜化軌道理論hybrid orbital theory，豐富和開(kāi)展了現(xiàn)代價(jià)鍵理論。1953年，我國(guó)化學(xué)家唐敖

2、慶等統(tǒng)一處理了s-p-d-f軌道雜化，提出了雜化軌道的一般方法，進(jìn)一步豐富了雜化理論的內(nèi)容1雜化軌道理論的根本要點(diǎn)雜化軌道理論從電子具有波動(dòng)性、波可以疊加的觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為一個(gè)原子和其他原子形成分子時(shí)，中心原子所用的原子軌道即波函數(shù)不是原來(lái)純粹的s軌道或p軌道，而是假設(shè)干不同類(lèi)型、能量相近的原子軌道經(jīng)疊加混雜、重新分配軌道的能量和調(diào)整空間伸展方向，組成了同等數(shù)目的能量完全一樣的新的原子軌道雜化軌道(hybrid orbital)，以滿足化學(xué)結(jié)合的需要。這一過(guò)程稱為原子軌道的雜化hybridization。下面以CH4分子的形成為例加以說(shuō)明。基態(tài)C原子的外層電子構(gòu)型為2s22px12py1。在與H

3、原子結(jié)合時(shí)，2s上的一個(gè)電子被激發(fā)到2pz軌道上，C原子以激發(fā)態(tài)2s12px12py12pz1參與化學(xué)結(jié)合。當(dāng)然，電子從2s激發(fā)到2p上需要能量，但由于可多生成二個(gè)共價(jià)鍵，放出更多的能量而得到補(bǔ)償。圖1. sp3雜化軌道示意圖在成鍵之前，激發(fā)態(tài)C原子的四個(gè)單電子分占的軌道2s、2px、2py、2pz會(huì)互相“混雜，線性組合成四個(gè)新的完全等價(jià)的雜化軌道。此雜化軌道由一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道雜化而成，故稱為sp3雜化軌道。經(jīng)雜化后的軌道一頭大，一頭小，其方向指向正四面體的四個(gè)頂角，能量不同于原來(lái)的原子軌道圖1.6。形成的四個(gè)sp3雜化軌道與四個(gè)H原子的1s原子軌道重疊，形成sp3-s鍵，生成CH4分子

4、。雜化軌道成鍵時(shí)，同樣要滿足原子軌道最大重疊原理。由于雜化軌道的電子云分布更為集中，雜化軌道的成鍵能力比未雜化的各原子軌道的成鍵能力強(qiáng)，故形成CH4分子后體系能量降低，分子的穩(wěn)定性增強(qiáng)。激發(fā)雜化sp3雜化軌道4個(gè)電子能量相等2s2p基態(tài)C原子2s2p1個(gè)2s電子激發(fā)到2p軌道4個(gè)電子能量相等與4個(gè)H原子的1s電子結(jié)合sp3-s重疊成鍵CH4分子形成的整個(gè)雜化過(guò)程可示意如下在CH4分子中，四個(gè)sp3雜化軌道指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，故四個(gè)H原子的1s軌道在正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)方向與四個(gè)雜化軌道重疊最大，這決定了CH4的空間構(gòu)型為正四面體，四個(gè)C-H鍵間的夾角為109.5°圖1.7。由以上討

5、論可歸納得到雜化軌道理論的根本要點(diǎn)為：同一個(gè)原子中能量相近的原子軌道之間可以通過(guò)疊加混雜，形成成鍵能力更強(qiáng)的一組新的原子軌道，即雜化軌道。原子軌道雜化時(shí)，原已成對(duì)的電子可以激發(fā)到空軌道中而成單個(gè)電子，其激發(fā)所需的能量可以由成鍵時(shí)放出的能量得到補(bǔ)償。 n個(gè)原子軌道雜化后只能得到n個(gè)能量相等、空間取向不同的雜化軌道。必須注意，孤立原子軌道本身不會(huì)雜化形成雜化軌道。只有當(dāng)原子相互結(jié)合形成分子需要滿足原子軌道的最大重疊時(shí)，才會(huì)使原子內(nèi)原來(lái)的軌道發(fā)生雜化以獲得更強(qiáng)的成鍵能力。2雜化軌道的類(lèi)型根據(jù)參與雜化的原子軌道的種類(lèi)和數(shù)目的不同，可將雜化軌道分成以下幾類(lèi)。sp雜化軌道示意圖sp雜化能量相近的一個(gè)ns軌

6、道和一個(gè)np軌道雜化，可形成二個(gè)等價(jià)的sp雜化軌道。每個(gè)sp雜化軌道含的ns軌道和的np軌道的成份，軌道呈一頭大、一頭小，兩sp雜化軌道之間的夾角為180°圖1.8。分子呈直線型構(gòu)型。例如氣態(tài)BeCl2分子的形成?；鶓B(tài)Be原子的外層電子構(gòu)型為2s2，無(wú)未成對(duì)電子，似乎不能再形成共價(jià)鍵，但Be的一個(gè)2s電子可以激發(fā)進(jìn)入2p軌道，取sp雜化形成二個(gè)等價(jià)的sp雜化軌道，分別與Cl的3p軌道沿鍵軸方向重疊，生成二個(gè)(sp-p)鍵。故BeCl2分子呈直線型。此外CO2分子、Ag(NH3)2+離子以及周期表B族Zn、Cd、Hg元素的某些共價(jià)化合物，如ZnCl2、HgCl2等，其中心原子也是采取s

7、p雜化的方式與相鄰原子結(jié)合的。sp2雜化圖1.7 CH4分子的空間構(gòu)造激發(fā)雜化sp雜化軌道2個(gè)電子能量相等2s2p1個(gè)2s電子激發(fā)到2p軌道4個(gè)電子能量相等與2個(gè)Cl原子的3p電子結(jié)合sp-p重疊成鍵2s2p基態(tài)Be原子2p2p此外CO2分子、Ag(NH3)2+離子以及周期表B族Zn、Cd、Hg元素的某些共價(jià)化合物，如ZnCl2、HgCl2等，其中心原子也是采取sp雜化的方式與相鄰原子結(jié)合的。H2O分子中O原子采取sp3不等性雜化，有二個(gè)sp3雜化軌道分別為孤對(duì)電子所占有，對(duì)其他二個(gè)被成鍵電子對(duì)占有的sp3雜化軌道的排斥更大，使鍵角被壓縮到104.5°。故H2O分子的空間構(gòu)型呈V型圖

8、1.11。2sp2能量相近的一個(gè)ns軌道和二個(gè)np軌道雜化，可形成三個(gè)等價(jià)的sp2雜化軌道。每個(gè)sp2雜化軌道含有的ns軌道成份和的np軌道成份，軌道呈一頭大、一頭小，各sp2雜化軌道之間的夾角為120°圖1.9。分子呈平面三角形構(gòu)型。例如，BF3分子的形成。基態(tài)B原子的外層電子構(gòu)型為2s22p1，似乎只能形成一個(gè)共價(jià)鍵。按雜化軌道理論，成鍵時(shí)B的一個(gè)2s電子被激發(fā)到空的2p軌道上，激發(fā)態(tài)B原子的外層電子構(gòu)型為2s1 2px12py1，取sp2雜化，形成三個(gè)等價(jià)的sp2雜化軌道，指向平面三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，分別與F的2p軌道重疊，形成三個(gè)(sp2-p)鍵，鍵角為120°。所以

9、，BF3分子呈平面三角形，與實(shí)驗(yàn)事實(shí)完全相符。除BF3外，其他氣態(tài)鹵化硼分子，如BCl3，以及NO3，CO32等離子的中心原子也是采取sp2雜化成鍵的。sp3雜化能量相近的一個(gè)ns軌道和三個(gè)np軌道雜化，可形成四個(gè)等價(jià)的sp3雜化軌道。每個(gè)sp3雜化軌道含 的ns軌道成份和的np軌道成份，軌道呈一頭大、一頭小，分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，各sp3雜化軌道間的夾角為109.5°。分子呈四面體構(gòu)型。除CH4分子外，CCl4、CHCl3、CF4、SiH4、SiCl4、GeCl4、ClO4-等分子和離子也是采取sp3雜化的方式成鍵的。不僅ns、np原子軌道可以雜化，能量相近的(n-1)d、n

10、d原子軌道也可以參與雜化，得到s-p-d型雜化軌道，將在稍后的1.1.3節(jié)中繼續(xù)討論。3等性雜化和不等性雜化以上討論的三種s-p雜化方式中，參與雜化的均是含有未成對(duì)電子的原子軌道，每一種雜化方式所得的雜化軌道的能量、成份都一樣，其成鍵能力必然相等，這樣的雜化軌道稱為等性雜化軌道。但假設(shè)中心原子有不參與成鍵的孤對(duì)電子占有的原子軌道參與了雜化，便可形成能量不等、成份不完全一樣的新的雜化軌道，這類(lèi)雜化軌道稱為不等性雜化軌道。NH3、H2O分子就屬于這一類(lèi)?；鶓B(tài)N原子的外層電子構(gòu)型為2s22px12py12pz1，成鍵時(shí)這四個(gè)價(jià)電子軌道發(fā)生了sp3雜化，得到四個(gè)sp3雜化軌道，其中有三個(gè)sp3雜化軌道

11、分別被未成對(duì)電子占有，和三個(gè)H原子的1s電子形成三個(gè)鍵，第四個(gè)sp3雜化軌道那么為孤對(duì)電子所占有。該孤對(duì)電子未與其他原子共用，不參與成鍵，故較靠近N原子，其電子云較密集于N原子的周?chē)?，從而?duì)其他三個(gè)被成鍵電子對(duì)占有的sp3雜化軌道產(chǎn)生較大排斥作用，鍵角從109.5°壓縮到107.3°。故NH3分子呈三角錐形圖1.10。雜化sp3不等性雜化2spN原子基態(tài). NH3分子的空間構(gòu)造 H2O分子的空間構(gòu)造雜化軌道理論成功地解釋了許多分子的鍵合狀況以及分子的形狀、鍵角等等。但是由于過(guò)分強(qiáng)調(diào)了電子對(duì)的定域性，因而對(duì)有些實(shí)驗(yàn)事實(shí)如光譜和磁性例如氧分子的順磁性等4. 雜化軌道理論1雜化軌

12、道理論要點(diǎn)為了解釋分子或離子的立體構(gòu)造，鮑林以量子力學(xué)為根底提出了雜化軌道理論。我們不妨先以甲烷為例說(shuō)明雜化軌道理論的出發(fā)點(diǎn)：甲烷分子實(shí)測(cè)的和VSEPR模型預(yù)測(cè)的立體構(gòu)造都是正四面體。假設(shè)認(rèn)為CH4里的中心原子碳的4個(gè)價(jià)電子層原子軌道2s和2px，2py，2pz分別跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊形成鍵，無(wú)法解釋甲烷的4個(gè)CH鍵是等同的，因?yàn)樘荚拥?個(gè)2p軌道是相互垂直，而2s軌道是球形的。鮑林假設(shè)，甲烷的中心原子碳原子在形成化學(xué)鍵時(shí)，4個(gè)價(jià)電子層原子軌道并不維持原來(lái)的形狀，而是發(fā)生所謂“雜化，得到4個(gè)等同的軌道，總稱sp3雜化軌道。除sp3雜化，還有兩種由s軌道和p軌道雜化的類(lèi)型，一種是1個(gè)

13、s軌道和2個(gè)p軌道雜化，雜化后得到平面三角形分布的3個(gè)軌道，總稱sp2雜化軌道；另一種是1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道雜化，雜化后得到呈直線分布的2個(gè)軌道，總稱sp雜化軌道。圖2-6畫(huà)出了sp3、sp2和sp三種雜化軌道在空間的排布。在該圖最右邊畫(huà)出了未參與sp2雜化和sp雜化的剩余p軌道與雜化軌道的空間關(guān)系未參與sp2雜化的1個(gè)p軌道垂直于雜化軌道形成的平面；未參與sp雜化的2個(gè)p軌道與sp雜化軌道形成的直線呈正交關(guān)系即相互垂直。注意：雜化軌道總是用于構(gòu)建分子的軌道，未參與雜化的p軌道才能用于構(gòu)建鍵，在學(xué)習(xí)雜化軌道理論時(shí)既要掌握雜化軌道的空間分布，也要掌握未雜化的p軌道與雜化軌道的空間關(guān)系，否那么難

14、以全面掌握分子的化學(xué)鍵構(gòu)造。圖2-6s軌道和p軌道的三種雜化類(lèi)型sp3、sp2和sp 討論分子中的中心原子的雜化軌道類(lèi)型的根底是預(yù)先知道它的立體構(gòu)造。如果沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以借助VSEPR模型對(duì)分子的立體構(gòu)造作出預(yù)言。這是我們?yōu)槭裁丛谟懻撾s化軌道理論之前先討論VSEPR的原因。特別要注意的是，如果分子的中心原子上有采取軌道的孤對(duì)電子存在，確定中心原子的雜化軌道類(lèi)型必須考慮包括孤對(duì)電子在內(nèi)的整個(gè)分子的軌道骨架，不應(yīng)單從分子的鍵骨架空間構(gòu)型來(lái)確定。雜化軌道類(lèi)型與VSEPR模型的關(guān)系如下表所示：2sp3雜化凡屬于VSEPR模型的AY4的分子的中心原子A都采取sp3雜化類(lèi)型。例如，CH4、CC

15、l4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等。前3個(gè)例子與中心原子鍵合的是同一種原子，因此分子呈高度對(duì)稱的正四面體構(gòu)型，其中的4個(gè)sp3雜化軌道自然沒(méi)有差異，這種雜化類(lèi)型叫做等性雜化。后3個(gè)例子的中心原子的4個(gè)sp3雜化軌道用于構(gòu)建不同的軌道，如CH3Cl中CH鍵和CCl鍵的鍵長(zhǎng)、鍵能都不一樣，顯然有差異，4個(gè)鍵的鍵角也有差異，又如NH3和H2O的中心原子的4個(gè)雜化軌道分別用于鍵和孤對(duì)電子對(duì)，這樣的4個(gè)雜化軌道顯然有差異，叫做不等性雜化。p能級(jí)總共只有3個(gè)p軌道，當(dāng)這些p軌道全部以sp3雜化軌道去構(gòu)建軌道，中心原子就沒(méi)有多余的p軌道去與鍵合原子之間形成p-p鍵了。因此，像SO42-、SO2Cl

16、2、PO43-等中心原子取sp3雜化軌道的“物種，其路易斯構(gòu)造式中的雙鍵中的鍵是由中心原子的d軌道和端位原子的p軌道形成的，叫做d-p鍵。D-p鍵的電子云圖像比擬復(fù)雜，可參閱其他資料。我們可以假設(shè)所有烷烴都是CH4失去氫原子使碳原子相連形成的。由此，烷烴中的所有碳原子均取sp3雜化軌道形成分子的骨架，其中所有CC鍵和CH鍵的夾角都近似相等，金剛石那么可以看成甲烷完全失去氫的sp3雜化的碳原子相連，所以金剛石中所有CCC鍵角等于109°28。3sp2雜化凡符合VSEPR模型的AY3通式的分子或離子中心原子大多數(shù)采取sp2雜化軌道。例如，BCl3、CO32-、NO3-、H2C=O、SO3

17、等。烯烴>C=C<構(gòu)造中跟3個(gè)原子鍵合的碳原子也是以sp2雜化軌道為其骨架的。以sp2雜化軌道構(gòu)建軌道的中心原子必有一個(gè)垂直于sp2骨架的未參與雜化的p軌道，如果這個(gè)軌道跟鄰近原子上的平行p軌道重疊，并填入電子，就會(huì)形成鍵。例如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的構(gòu)造如圖2-7所示：圖2-7乙烯和甲醛分子中的化學(xué)鍵 比照它們的路易斯構(gòu)造式，我們可以清楚看到，乙烯和甲醛的路易斯構(gòu)造式里除雙鍵中的一根橫線外，其他橫線均代表由中心原子sp2雜化軌道構(gòu)建的鍵圖2-7中仍用橫線代表鍵，用小黑點(diǎn)表示孤對(duì)電子，而雙鍵中的另一短橫那么是中心原子上未雜化的p軌道與端位原子的p軌道肩并肩重

18、疊形成的鍵圖2-7中用未鍵合的p電子云圖像表示。借助路易斯構(gòu)造式和分子的價(jià)電子總數(shù)，不難算出電子在分子中的分配。例如，甲醛總共有12個(gè)價(jià)電子2個(gè)氫奉獻(xiàn)2個(gè)電子，碳奉獻(xiàn)4個(gè)電子，氧奉獻(xiàn)6個(gè)電子，共計(jì)12e-，碳用sp2雜化軌道構(gòu)建的分子骨架共用去6個(gè)電子形成3個(gè)鍵，氧原子上有兩對(duì)孤對(duì)電子對(duì)未參與形成化學(xué)鍵，兩項(xiàng)加起來(lái)已經(jīng)用去10個(gè)電子，因此，垂直于分子平面的“肩并肩的2個(gè)p軌道形成的鍵里共有2個(gè)電子，正相當(dāng)于路易斯構(gòu)造式中的CO雙鍵中的一根橫線。4sp雜化具有VSEPR模型的AY2通式的分子中的中心原子采取sp雜化軌道構(gòu)建分子的骨架，如CO2中的碳原子、CNH中的碳原子、BeCl2分子中的鈹原子

19、等。炔烴中的CC的骨架也是由sp雜化軌道構(gòu)建的。從圖2-6我們已經(jīng)得知，當(dāng)中心原子取sp雜化軌道形成直線形的骨架時(shí)，中心原子上有一對(duì)垂直于分子的骨架的未參與雜化的p軌道。如乙炔分子的路易斯構(gòu)造式為HCCH，總共有10個(gè)價(jià)電子，2個(gè)碳原子均取sp雜化，由此形成的直線形的“HCCH骨架，總共用去6個(gè)電子，剩下的4個(gè)電子填入2套相互垂直的鍵中。這2套鍵的形成過(guò)程是：每個(gè)碳原子有2個(gè)未參與sp雜化的p軌道，當(dāng)碳原子相互靠攏用各自一個(gè)sp雜化軌道“頭碰頭重疊，形成鍵的同時(shí)，未雜化的p軌道經(jīng)旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致2套相互平行的p軌道，采用“肩并肩重疊，形成2套鍵，如圖2-8所示。圖中的垂直于HCCH 骨架的上下取向和

20、前后取向的方框表示的是2個(gè)鍵的空間取向圖2-8乙炔分子中有2個(gè)鍵5. 共軛大鍵資料4中討論了分子中出現(xiàn)2個(gè)平行p軌道形成鍵的圖像，即：只要鄰位的原子有2個(gè)相互平行的p軌道，能量接近，假設(shè)容納2個(gè)電子，就可以形成鍵。有時(shí)，分子中數(shù)個(gè)鄰近原子上都有平行的p軌道，這時(shí)，就要形成比簡(jiǎn)單的雙軌道雙電子鍵復(fù)雜的多軌道多電子大鍵。舉例討論如下：1苯分子中的p-p大鍵苯的路易斯構(gòu)造式里的碳碳鍵有單鍵和雙鍵之分，這種構(gòu)造滿足了碳的四價(jià)，然而，事實(shí)上，苯分子里所有碳碳鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能并沒(méi)有區(qū)別，這個(gè)矛盾可用苯環(huán)的碳原子形成p-p大鍵的概念得以解決苯分子中的碳原子取sp2雜化，3個(gè)雜化軌道分別用于形成3個(gè)鍵，故苯分子

21、有鍵角為120°的平面構(gòu)造的骨架；苯分子的每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參與雜化的p軌道，垂直于分子平面而相互平行。顯然，每個(gè)碳原子左右相鄰的碳原子沒(méi)有區(qū)別，認(rèn)為某個(gè)碳原子未參與雜化的p軌道中的電子只與左鄰碳原子的平行p軌道中的一個(gè)電子形成鍵而不與右鄰碳原子的平行p軌道形成鍵或者相反顯然是不符合邏輯的，可以認(rèn)為所有6個(gè)“肩并肩的平行p軌道上總共6個(gè)電子在一起形成了彌散在整個(gè)苯環(huán)的p-p大鍵如圖2-9。路易斯構(gòu)造式；構(gòu)造簡(jiǎn)式；分子中有6個(gè)平行p軌道；大鍵的構(gòu)造式圖2-9苯分子的大鍵2丁二烯中的p-p大鍵丁二烯分子式為H2C=CHCH=CH2。4個(gè)碳原子均與3個(gè)原子相鄰，故均取sp2雜化，這些雜化

22、軌道互相重疊，形成分子的骨架，使所有原子處于同一個(gè)平面。每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參與雜化的p軌道，垂直于分子平面，每個(gè)p軌道里有一個(gè)電子。按照上面分析苯分子構(gòu)造的方式，丁二烯分子里存在一個(gè)“4軌道4電子的p-p大鍵如圖2-10。路易斯構(gòu)造式；分子中有4個(gè)平行p軌道；大鍵的構(gòu)造式圖2-10丁二烯分子中的p-p大鍵通常采用ab為大鍵的符號(hào)，其中a表示平行p軌道的數(shù)目，b表示在平行p軌道里的電子數(shù)。理論計(jì)算證明，形成大鍵的必要條件是b<2a，假設(shè)b=2a便不能形成大鍵。上面兩個(gè)例子都是b=a，苯分子的大鍵的符號(hào)為66，丁二烯分子的大鍵的符號(hào)為44，但有的大鍵中的電子數(shù)不等于軌道數(shù)。3CO2分子里的

23、大鍵根據(jù)VSEPR理論模型，CO2屬于AX2E0型分子，是直線形的，在中心原子碳原子上沒(méi)有孤對(duì)電子。根據(jù)雜化軌道理論，CO2的碳原子取sp雜化軌道。如前所述，當(dāng)某原子取sp雜化軌道時(shí)，它的兩個(gè)未參加雜化的p軌道在空間的取向是跟sp雜化軌道的軸呈正交關(guān)系的，即相互垂直，因而CO2分子有兩套相互平行的p軌道，每套3個(gè)p軌道，每套是3軌道4電子，換言之，CO2分子里有兩套3原子4電子符號(hào)為34的p-p大鍵。計(jì)算大鍵里的電子數(shù)的方法很多，一種方法的步驟是：確定分子中總價(jià)電子數(shù)；畫(huà)出分子中的鍵以及不與鍵p軌道平行的孤對(duì)電子軌道；總電子數(shù)減去這些鍵電子和孤對(duì)電子，剩余的就是填入大鍵的電子。如上所述，二氧化

24、碳分子有16個(gè)價(jià)電子，每個(gè)氧原子上有1個(gè)容納孤對(duì)電子的軌道不與鍵p軌道平行，這些軌道總共容納8個(gè)電子，因此2套平行p軌道里總共有8個(gè)電子，平均每套p軌道里有4個(gè)電子如圖2-11。路易斯構(gòu)造式；分子中有2套平行p軌道；大鍵的構(gòu)造式 圖2-11 CO2中的大鍵另一種計(jì)算大鍵中電子數(shù)的方法是：把大鍵看成路易斯構(gòu)造式中的鍵與鄰近原子的平行p軌道中的孤對(duì)電子“共軛，參加“共軛的電子就是大鍵中的電子。例如，二氧化碳的每一個(gè)鍵與鄰近的一個(gè)氧原子的平行p軌道上的1對(duì)孤對(duì)電子共軛，所以每一套平行的3個(gè)p軌道上有4個(gè)電子。4CO32-中的大鍵    根據(jù)

25、VSEPR理論，碳酸根離子屬于AX3E=AY3型分子，它的VSEPR理想模型是平面三角形，分子中的3個(gè)CO 鍵呈平面三角形；按雜化軌道模型，中心碳原子有3個(gè)軌道，取sp2雜化形式，碳原子上還有一個(gè)垂直于分子平面的p軌道；端位的3個(gè)氧原子也各有1個(gè)垂直于分子平面的p軌道；分子的總價(jià)電子數(shù)等于24，3個(gè)CO 鍵有6個(gè)電子，每個(gè)氧原子上有2個(gè)不與分子平面垂直的孤對(duì)電子對(duì)，因此4個(gè)平行p軌道中共有24-6-3×4=6個(gè)電子，所以CO32-離子中有1個(gè)4軌道6電子pp大鍵，符號(hào)為46如圖2-12。路易斯構(gòu)造式；分子中4個(gè)平行p軌道；標(biāo)出了除大鍵外的12個(gè)電子圖2-12   CO32-的構(gòu)造5O3分子中的大鍵根據(jù)VSEPR理論臭氧分子屬于AX2E型分子，它的VSEPR理想模型是平面三角形包括氧原子上的孤對(duì)電子對(duì)。根據(jù)雜化軌道理論，臭氧分子的中心氧原子有3個(gè)軌道2個(gè)鍵和1個(gè)占據(jù)軌道的孤對(duì)電子對(duì)，取sp2雜化形式，中心氧原子還有一個(gè)垂直于分子平面的p軌道，端位的每個(gè)氧原子只可能有一個(gè)垂直于分子平面的p軌道，另外2對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)的軌道在分子平面上，因此，3個(gè)平行p軌道中的電子數(shù)為18-2×3-2×4=4，臭氧分子里有一個(gè)34大鍵如圖2-13。和為路易斯構(gòu)造式；標(biāo)出了總電子數(shù)；說(shuō)明3個(gè)平行p