混成軌域

混成軌域(英語:Hybrid orbital)是指原子軌域經混成(hybridization)後所形成的能量簡併的新軌道,用以定量描述原子間的鍵結性質。與價層電子對互斥理論可共同用來解釋分子軌域的形狀。混成概念是萊納斯·鮑林於1931年提出。

甲烷的混成。

發展史

化學家萊納斯·鮑林第一個提出了雜化軌道理論來解釋甲烷(CH4)等分子的結構[1]。 這個概念原本是為了解釋簡單的化學系統而開發的,但是這種方法後來被廣泛應用,至今天它仍然是一種解釋有機化合物結構的有效理論。

軌道是描述電子在分子中的行為的一個模型。對於較簡單的原子,如氫原子薛定諤方程可以被精確求解。在較重的原子(如碳、氮、氧)中,原子使用了2s和2p軌道,類似氫原子的激發態軌道,雜化軌道被認為是這些原子軌道以不同的比例互相疊加而成的混合。雜化軌道理論給出了路易士結構量子力學解釋,因而在有機化學裡得到了廣泛應用。

例子

 
類別 spx混成 sdx混成 spxdy混成
主族/
過渡金屬
僅過渡金屬
AX2
AX3
  • 三角錐
  • sd2混成 (90°)
  • 例: CrO3
AX4
  • 正四面體
  • sd3混成 (70.5°, 109.5°)
  • 例: MnO4
  • 平面正方形
  • sp2d混成
  • 例: PtCl42−
AX6
  • C3v 三稜柱
  • sd5混成 (63.4°, 116.6°)
  • 例: W(CH3)6
  • 正八面體
  • sp3d2混成
  • 例: Mo(CO)6
軌道間角    
超價分子 (共振)
AX5 三角雙錐
 
AX6 正八面體
 
AX7 五角雙錐
 

參考文獻

  1. ^ Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society, 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027 

外部連結