中财网eeuss步兵:等性杂化和不等性杂化 （转）
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/04/28 03:43:37
如果参加杂化的各原子轨道中所含的未成对电子数相等，杂化后所生成的各杂化轨道的形状和能量完全等同。或者说每个杂化轨道中所含s成分和p成分的比例均相等，这类杂化叫做等性杂化。
如果参加杂化的各原子轨道中所含的未成对电子数不相等，杂化后所生成的杂化轨道的形状和能量不完全等同，或者说在每个杂化轨道中所含s成分和p成分的比例不完全相等，这类杂化叫做不等性杂化。
PS：等性杂化轨道和不等性杂化轨道
原子轨道杂化可以是等性的，也可以是不等性的。当若干个能量相近的原子轨道混杂后形成的各新原子轨道中所含s和p的成分不相等，这样的杂化轨道称为不等性杂化。例如，NH3中的N，其价电子层结构为2s22p3。成键时先进行杂化，1个s轨道和3个p轨道进行杂化形成4个sp3杂化轨道。但由于s轨道中含有一对孤对电子，而不是1个未成对的电子，其它3个p轨道中都是1个未成对的电子。因此，杂化后4个sp3杂化轨道中所含s与p的成分不完全相等，其中1个含孤对电子的杂化轨道（含s成分为1－3a）与另外3个杂化轨道（含s成分为a）所含s和p的成分不同。成键时，3个杂化轨道与H的原子轨道重叠形成N－H键，而1个含孤对电子的杂化轨道没有参加成键。由于孤对电子对成键电子的排斥作用使N－H键之间的键角不是109.5°而是107°，NH3呈三角锥形。
上述所涉及到的CH4和NH3中的中心原子都采取sp3杂化方式，前者为等性杂化，后者为不等性杂化。成键杂化轨道中等性杂化的s成分含量为25%，而不等性杂化的s成分含量却为22.6%〔q＝107°，由cosq＝－a/(1－a)得a＝0.226，另一个含孤对电子的杂化轨道中s成分为1－3a＝0.322〕。由此可见，键角随s成分的减少而相应缩小。
上述讨论还表明，杂化轨道有利于形成σ键，却不能形成π键。但是，随着中心原子的杂化方式的不同可以形成多重键。例如CO2中的C采取sp杂化，中心原子尚有2个p轨道未参与杂化，因此，在2个sp杂化轨道上的电子分别与2个O的2p电子形成σ键的同时，还有两个未参与杂化的2p轨道上的电子就分别与2个O剩下的未成对电子形成了π键，从而构成了O＝C＝O中的双键。
杂化轨道理论和价键理论都是以电子配对为基础，没有未成对的电子，由此推论一切分子都应呈现反磁性，但某些分子（如O2）实验测定却显现顺磁性。什么是顺磁性？
物质的磁性是指它在外磁场中所表现的性质。顺磁性物质放在外磁场中将被外磁场所吸引，反磁性物质则被外磁场所排斥。铁磁体是指被外磁场能强烈吸引的物质。
从经典电磁学来看，电子绕核运动相当于电流在一个小线圈上流动，会产生磁矩。分子磁矩m等于分子中各电子产生的磁矩总和（Smi）。若分子中电子均因自旋相反而两两成对偶合，则所产生的磁矩抵消Smi＝0，这样的物质放在外磁场，将被外磁场所排斥，因而具有反磁性；若分子中有未成对的电子，则Smi≠0，这样的物质将被外磁场吸引，因而具有顺磁性。顺磁性物质的m>0，主要由电子的自旋引起的，若只考虑电子自旋运动，则m的数值随未成对电子数n的增多而增大，可由“唯自旋”公式计算：m＝[n(n+2)]1/2玻尔磁子mB。
经实验测定O2的m＝2.83mB，可由计算推断其中必有2个未成对的电子，O2是顺磁性物质；此外，有些奇数电子分子或离子（如H2+、O2+、NO、NO2等）能稳定存在，这些事实用价键理论和杂化轨道理论无法解释，从而促使人们探求新的理论。