[科普中國(guó)]-雜化

在成鍵過(guò)程中，由于原子間的相互影響，同一原子中幾個(gè)能量相近的不同類型的原子軌道（即波函數(shù)），可以進(jìn)行線性組合，重新分配能量和確定空間方向，組成數(shù)目相等的新的原子軌道，這種軌道重新組合的過(guò)程稱為雜化（hybridization），雜化后形成的新軌道稱為 雜化軌道（hybrid orbital）。雜化，是原子形成分子過(guò)程中的理論解釋，具體有sp（如BeCl2）、sp2（如BF3）、sp3（如CH4）、sp3d（如PCl5）、sp3d2（如SF6） 雜化等等。

雜化理論概要核外電子在一般狀態(tài)下總是處于一種較為穩(wěn)定的狀態(tài)，即基態(tài)。而在某些外加作用下，電子也可以吸收能量變?yōu)橐粋€(gè)較活躍的狀態(tài),即激發(fā)態(tài)。在形成分子的過(guò)程中，由于原子間的相互影響，在能量相近的兩個(gè)電子亞層中的單個(gè)原子中，能量較低的一個(gè)或多個(gè)電子會(huì)激發(fā)而變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，進(jìn)人能量較高的電子亞層中，即所謂的躍遷現(xiàn)象，從而形成一個(gè)或多個(gè)能量較高的電子亞層。此時(shí)，這一個(gè)與多個(gè)原來(lái)處于較低能量的電子亞層的電子所具有的能量增加到和原來(lái)能量較高的電子亞層中的電子相同。這樣，這些電子的軌道便混雜在一起，這便是雜化，而這些電子的狀態(tài)也就是所謂的雜化態(tài)。

簡(jiǎn)言之，即某原子成鍵時(shí)，在鍵合原子的作用下，價(jià)層中若干個(gè)能級(jí)相近的原子軌道有可能改變?cè)械臓顟B(tài)，混雜起來(lái)并重新組合成一組有利于成鍵新軌道，稱為雜化軌道。這一過(guò)程稱為原子軌道的雜化，簡(jiǎn)稱雜化。

同一原子中能量相近的n個(gè)原子軌道.組合后只能得到n個(gè)雜化軌道。例如，同一原子的1個(gè)s軌道和1個(gè)px軌道，只能雜化成2個(gè)SP雜化軌道。雜化軌道與原來(lái)的原子軌道相比，其角度分布及形狀均發(fā)生了變化，能量也趨于平均化。但比原來(lái)未雜化的軌道成鍵能力強(qiáng)，形成的化學(xué)鍵的鍵能大，使生成的分子更穩(wěn)定。1

分類等性雜化：參與雜化的軌道完全相同的雜化叫做等性雜化。

不等性雜化：參與雜化的軌道不完全相同的雜化叫做不等性雜化。

雜化軌道的類型取決于原子所具有的價(jià)層軌道的種類和數(shù)目以及成鍵數(shù)目等。常見(jiàn)的有：

sp雜化：sp雜化是指由原子的一個(gè)ns和一個(gè)np軌道雜化形成兩個(gè)sp雜化軌道，每個(gè)sp雜化軌道各含有1/2s成分和1/2p成分，兩個(gè)軌道的伸展方向恰好相反，互成180度夾角，形成σ鍵。直線型。

sp2雜化：原子以一個(gè)ns和兩個(gè)np軌道雜化，形成三個(gè)能量相同sp2雜化軌道，每個(gè)雜化軌道各含1/3s成分和2/3p成分。三個(gè)雜化軌道間的夾角為120度。

sp3雜化：由一個(gè)ns和三個(gè)np軌道雜化形成四個(gè)能量等同的sp3雜化軌道。每個(gè)sp3軌道都含有1/4s成分和3/4p成分，構(gòu)型為正四面體。

sp3d雜化：由一個(gè)ns、三個(gè)np軌道和一個(gè)nd軌道雜化形成五個(gè)能量等同的sp3d雜化軌道。每個(gè)sp3d軌道都含有1/5個(gè)s、3/5個(gè)p和1/5個(gè)d成分，構(gòu)型為三角雙錐。

sp3d2雜化：由一個(gè)ns、三個(gè)np軌道和二個(gè)nd軌道雜化形成六個(gè)能量等同的sp3d2雜化軌道。每個(gè)sp3d2軌道都含有1/6個(gè)s、1/2個(gè)p和1/3個(gè)d成分，構(gòu)型為面體。2

雜化類型的判斷方式以下以H2S為例，判斷公式，k=m+n：

當(dāng)k=2，sp雜化；

k=3，sp2雜化；

k=4，sp3雜化；

k=5，sp3d雜化；

k=6，sp3d2雜化；

其中n值為ABn中的n，與中心原子結(jié)合的原子數(shù)（此時(shí)n是H2S中的2）。中心原子，就是分子形成是被當(dāng)做中心的原子，H2S的中心原子為S。

m=(e-nd)/2

m：孤電子對(duì)數(shù)（指未成鍵電子）

e：中心原子價(jià)電子數(shù)（價(jià)電子數(shù)就是最外層電子數(shù)，S的e=6）

n：與中心原子結(jié)合的原子數(shù)

d：與中心原子結(jié)合的原子最多能接收的電子數(shù)（與中心原子結(jié)合的原子指H原子，最外層差1 個(gè)電子排滿，此處d=1）。

于是，H2S的k=m+n=2+(6-2×1)/2=4 故H2S是sp3雜化。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

代祥光 - 副教授 - 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院