1) sp杂化

气态BeCl₂分子为直线形，Be原子价电子构型为2s²2p⁰。为形成2个共价键，从2s轨道激发一个电子进入2p轨道使Be的价层有2个单电子。Be原子采取sp等性杂化，2个杂化轨道呈直线形分布[图6-15(a)]。2个杂化轨道分别与Cl的3p轨道单电子配对成σ键，故BeCl₂分子为直线形。

CO₂分子为直线形。C原子采取sp等性杂化[图6-15(b)]。C的2条杂化轨道分别与2个O的2p轨道成σ键，故CO₂分子为直线形。

图6-15 铍原子和碳原子的激发和sp杂化

CO₂分子中，C原子未杂化的2个2p轨道有单电子，分别与O的2p轨道成π键，即C原子与2个O形成2个互相垂直的π键(图6-16)。

图6-16 CO₂分子中互相垂直的π键

从BeCl₂和CO₂分子构型和成键情况可知，分子构型由σ键决定。

2) sp²杂化

BCl₃分子构型为三角形，可以用杂化轨道理论讨论其成键和分子构型。B的价电子构型为2S²2p¹，为形成3个共价键，激发一个电子后采取sp2等性杂化(图6-17)。3个杂化轨道呈正三角形分布，分别与CI的3p轨道单电子配对成σ键。故BCl₃，分子为三角形构型。

6-17 硼原子的激发和sp²杂化

乙烯(H₂C=CH₂)分子中H-C-H和H-C-C键角约为120°。以一个C为中心而另一个C构成CH₂配体，中心C周围的3个配体形成三角形结构，说明C采取sp²杂化，如图6-14(b)所示。C的3个杂化轨道分别与2个H和另一个CH₂形成σ键，2个C的未杂化的p轨道重叠形成π键，π键垂直于分子平面。

3)sp3杂化

CH₄和CCl₄分子为正四面体构型，键角均为109°28'。分子中C原子采取sp³等性杂化，如图6-14(a)所示。4个杂化轨道呈正四面体分布，分别与配体形成σ键，故CH₄和CCl₄分子为正四面体构型。

4)sp³d和sp³d²杂化

气态的PF₅和PCl₅分子为三角双锥构型。成键时P原子1个3s电子激发到3d轨道，采取sp³d杂化[图6-18(a)]，5个杂化轨道呈三角双锥分布，分别与卤素原子形成σ键，故PF₅和PCl₅分子为三角双锥构型。

SeF₆分子为八面体构型。Se原子1个4s轨道电子和1个4p轨道电子激发到4d轨道，共有6个单电子。Se采取sp³d²杂化，6个杂化轨道呈八面体分布[图6-18(b)]。6条杂化轨道分别与F原子形成σ键，故SeF₆分子为八面体构型。

图6-18 sp³d和sp³d²等性杂化轨道

5)不等性杂化

NH₃分子为三角锥形。按照价层电子对互斥理论，N原子价层有4对电子，3对电子用于形成N-H键，还有1个孤电子对。

电于NH₃分子有3个N-H键和1个孤电子对，N采取sp³不等性杂化，如图6-19(a)所示。有单电子的3个架化轨道分别与H形成σ键，有孤电子对的杂化轨道不成键，如图6-19(c)。

H₂O分子为V字形结构。H₂O分子有2个H-O键和2个孤电子对，O采取sp³不等性杂化，如图6-19(b)所示。有单电子的2个杂化轨道分别与H(形成σ键，有孤电子对的杂化轨道不成键，如图6-19(d)所示。

图6-19 NH和H₂O分子中轨道的杂化及分子结构

由于NH₃分子的孤电子对对N-H成键电子对有斥力，NH₃分子的键角变小，不是109°28'，而是106°42'。同理，孤电子对使H₂O分子的键角变小为104°31'。

相关链接：杂化轨道理论的概念和种类

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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