sp混成
sp混成 | |
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sp混成後的電子軌域組態 (以碳元素為例) | |
參與sp混成的原子軌域 | |
s軌域 | 1個 |
p軌域 | 1個 |
含有採用sp混成原子的分子或離子 | |
C | C2H2、CO2 |
N | N2、N2O、HCN |
其他 | BeCl2、BeH2、HgCl2 |
sp混成(英語:sp hybridization)是指一個原子同一電子層內由一個ns軌域和一個np軌域發生混成的過程。sp混成是最簡單的混成形式。原子發生sp混成後,上述ns軌域和一個np軌域便會轉化成為兩個等價的原子軌域,稱為「sp混成軌域」。兩個sp混成軌域的對稱軸夾角為180°,在同一條直線上,故sp混成也稱為「直線型混成」。[1]
sp混成一般發生在分子形成過程中。混成發生前,原子最外層s軌域中的一個電子被激發至p軌域,使將要發生混成的原子進入激發態;之後,該層的s軌域與三個p軌域中的任意一個發生混成。此過程中,能量相近的s軌域和p軌域發生疊加,不同類型的原子軌域重新分配能量。
以鈹原子為例,鈹原子在成鍵時一般採用sp混成形式:處於基態的鈹原子(電子組態式為:1s22s2)的一個2s電子激發至一個空的2p軌域上,成為激發態(電子組態式為:1s22s12p1)。然後,一個2s軌域再和上述填充了一個電子的2p軌域進行sp混成,形成兩個sp混成軌域。[2]該過程中鈹原子的原子軌域組態變化情況如下圖所示:
在有機化學中,碳原子與其他原子以三鍵連接時(如炔烴中的碳碳三鍵、腈中的碳氮三鍵),碳原子均採用sp混成形式。因為sp混成產生的鍵角DCCC為180°,在分子中形成了直線型的區域,使炔烴分子能排列得更加整齊、緊密,這是炔烴熔點較烯烴、烷烴高的原因之一。[3]
參考文獻
- ^ A.K Srivastava, P.C Jain. Chemistry 1. New Delhi: V.K. (India) Enterprises. 2006: 321. ISBN 978-7-810-82534-4 (英語).
- ^ 潘亞芬、張永士等. 《基础化学》. 21世紀高職高專規劃教材·公共基礎系列. 北京: 清華大學出版社. 2005年7月1日: 145 [2012年1月20日]. ISBN 81-88597-84-8. (原始內容存檔於2016年3月7日) (中文).
- ^ 孔祥文等. 《有机化学》. 北京: 化學工業出版社. 2010年2月: 35 [2012-01-20]. ISBN 978-7-122-07037-1. (原始內容存檔於2019-02-17) (中文).