為什麼原子會發生雜化和激發？

我教無機化學。 有同學也問道。

我想有乙個順序問題讓我錯了。 以甲烷為例，應該是我們首先發現的四面體結構，原來的共價鍵理論無法合理解釋，後面補充了雜化軌道理論。 我們後來發現了四面體結構，而不是甲烷主動去雜化。

甲烷沒有這個機構。

另外，如果我們必須解釋它，我們可以從能量的角度來解釋它。 您可以計算出，在扣除激發電子所需的能量後，釋放形成四個鍵的能量更大; 或者只有兩個鍵釋放出大量能量。

在化學中，結構和能量應該是兩條重要的主線，我們可以從這兩個角度考慮許多問題。

最後，如果你是一名化學專業的學生，我強烈建議你放棄問你為什麼看到任何現象的精神。 太累了。 我們在原子和分子水平上研究化學，而不是在原子和分子水平上研究化學。

例如，甲烷在恐龍出現之前就已經是一種混合結構。 另乙個問題是，這只是乙個理論，是否最好和最合理，我個人認為不一定。 隨著我們對微觀世界的逐漸了解，這個理論可能會被進一步完善，甚至被徹底推翻。

我們不能被它束縛。

為了在軌道中只有乙個電子，可以與其他元素形成化學鍵。

如果 CH4 SP3 雜化，可以形成 4 個鍵。

判斷混合軌道的方式如下：

1.確定奈米伏中心原子中孤電子對的數量。

2.找出附著在中心原子上的原子數（即形成的鍵數）。

3.如果兩者之和等於2，則中心原子採用sp雜化; 如果等於 3，則中心原子與 sp2 雜化; 如果它等於 4，則中心原子與 sp3 雜化。

在鍵合過程中，由於原子之間的相互作用，同一原子中具有相似能量的幾種不同型別的原子軌道（即波函式）可以線性組合，以重新分配能量並確定空間方向，形成具有相同數量原子的新原子軌道。

混合軌道。 在鍵合過程中，由於原子之間的相互作用，同一分子中具有相似能量的幾種不同型別的原子軌道（即波函式）。

可以進行線性組合，重新分配能量並確定空間方向，以形成等數量的新原子軌道空腔，稱為雜化，雜化後形成的新軌道稱為雜化軌道。

雜化軌道在某個方向上的角度函式比雜化前大得多，更有利於原子軌道之間的最大重疊，因此雜化軌道比原軌道具有更強的鍵合能力（雜化後軌道鍵合）。

雜化軌道試圖在空間中取最大角度分布，使它們之間的排斥能最小化，因此形成的鍵相對穩定。 不同型別雜化軌道之間的角度不同，游動的鄭鍵合後形成的分子具有不同的空間構型。

從公式來看：

k = m+n（m 是中心原子的孤電子對數，n 是與中心原子鍵合的基團數）。

m=(e-σdi)/2

e：中心原子中的價電子數（價電子數是最外層電子數）鍵鏈。

di：與中心原子鍵合的基團可以接收的最大電子數（需要接收二電子才能達到穩態）。

k=2，有兩個軌道參與雜交，SP雜交;

k=3，有三個軌道參與雜交，sp2雜交;

K=4，有4個軌道參與雜交，SP3 DSP2雜交;

K=5，有5個軌道參與雜交，SP3D D4S雜化;

K=6，有6個軌道參與雜交，sp3d2 d2sp3雜交;

以H2S為例，H的中心原子2S是硫，e=6;與硫相連的氫需要接收 1 個電子才能達到穩態。

因此，H的 k=m+n=[6-（1+1）] 2+2=4 H2S 是 sp3 雜交的。

“我認為這個問題可以從兩個方面來解釋：軌道雜化的可能性和必要性：（1）為什麼原子軌道可以雜化？ 由於電子具有波動性質，因此不同的波具有在一定條件下相互疊加形成新波的特性。

因此，在復合過程中，同一原子的不同原子軌道（即不同的波函式）可能進一步線性結合，形成新的原子軌道，即所謂的雜化軌道。 （2）為什麼原子軌道需要雜化？ 原子在基態下在原子核外發生電子運動（即電子構型）的情況並不常見，只有孤立的原子是最穩定的。

如果原子處於礫岩狀態，則該基態的共軛電子構型不是最穩定的。 物質有降低自身能量的趨勢，因此當原子相互結合時，原子的外軌道必須發生變化，以使形成的化學鍵更穩定並釋放更多能量。 為了在原子形成鍵時釋放更多的能量，通常有兩種方法可以改變電子構型：

從基態到激發態。 激發態的單個電子比基態的單個電子多，可以形成更多的化學鍵，儘管激發電子所需的能量是必需的，但系統的總能量較低。 軌道雜交。 軌道雜化後，可以降低系統的能量。

因為混合軌道的乙個顯著特點是方向性很強，所以軌道的形狀與原來的軌道有很大的不同，變得一大一小。 例如，如果乙個碳原子與具有sp雜化軌道（較大端）的其他原子鍵合，則重疊比純s或p軌道的重疊大得多，因此鍵合容量增加。 簡而言之，“原子軌道具有波的性質，同一原子的幾個不同原子軌道可以通過線性組合形成混合軌道。

雜化軌道具有很強的方向性，增強了粘合能力。 然而，孤立的原子不會自行雜化，因為雜化往往會導致孤立原子的能量增加。 ”

呵呵！ 衝動的朋友，你的問題深刻而重要！ 這是剛進入大學化學專業的學生渴望解決的問題！

1.首先，正如樓上的老師所說，並不是乙個分子中的每個原子都必須雜交！ 那麼，在許多待雜交的分子中，中心原子（另乙個可以稱為配位原子）呢？ 因為中心原子中的不同原子軌道（如sp、sp2、sp3、sp3d、sp3d2雜化等）雜化可以產生額外的穩定能，所得化合物更穩定（能量最小原理）！

2.不是每個元素的原子軌道都能雜化（如h和大部分主族金屬元素原子）！ 為什麼？ 沒有不同種類的多餘（或半填充）原子軌道！

3. 因此，待雜化的原子一般是：

1），有不同種類的原子軌道，它們的能量相當接近，並且包含孤電子（所以很多教科書都在談論催眠），例如c

2s 和 2p 軌道的能量與“Bar.

2）另乙個重要原因是完美的整數比或完美的分子對稱性！如sp3四面體雜化有機化合物---烴！

3）在OH場中雜化二基金屬配合物如[Fe（H2O）6]3+，重心Fe3+，完美的SP3D2正八面體！

好吧，化學很簡單，只要你願意攀登！

祝你好運！

並非每個原子都會雜化。

例如，在 CO2 分子中，C 原子 Sp 是雜化的，而 O 原子不是。

雜交：對原子形成分子過程的理論解釋。

雜化只是原子軌道的重組。 當你檢查o時，氧原子是中心原子; 當你看 h 時，氫原子是中心原子; 當你看 s 時，硫原子是中心原子。

根據雜化軌道理論，s 和 o 都是由雜化軌道鍵合的原子。

在五種結晶水中：氧原子都是sp3雜化，3 p軌道中的4個電子和s軌道中的2個電子形成4個sp3軌道（1,1,2,2），其中兩個sp3軌道中含有不成對電子和氫原子s軌道中的未成對電子形成o-h共價鍵。

在硫酸鹽中：硫原子也是 sp3 雜化，3 p 軌道中的 4 個電子和 s 軌道中的 2 個電子形成 4 個 sp3 軌道（1、1、2、2），其中兩個 sp3 軌道包含兩個氧原子的不成對電子和 p 軌道中的不成對電子形成 s o 共價鍵，另外兩個包含成對電子的 sp3 軌道和另外兩個氧原子的空 p 軌道形成 s o 配位鍵分別（氧原子在鍵合之前，P軌道的電子分布由2,1,1變成2,2,0組成）。

o 共價鍵 o：非雜化。 p 軌道的電子分布為 2,1,1，其中乙個包含不成對電子的 p 軌道與其中乙個包含乙個 S 的不成對電子的 sp3 軌道形成 S o 共價鍵，另乙個包含不成對電子的 p 軌道接受來自 Cu 的電子。

o 配位鍵：無雜交。 在氧原子形成鍵之前，p 軌道的電子分布從 2,1,1 變為 2,2,0，因此軌道是空的。 乙個 sp3 軌道包含硫成對電子與空 p 軌道形成 so 配位鍵。

這樣就解決了8電子結構的問題，可以在一定程度上解釋每個化學鍵的取向。

如果您不明白，請傳送電子郵件給我們。

根據雜化軌道理論，當任何原子形成分子時，無論它是否是中心原子，都會發生雜化。

然而，一般來說，非中心原子如何雜化對分子結構影響不大，因此很少討論。

在五水硫酸銅中，5 H中的 O 2O 都是 sp3 雜化。 SO4 中的 o 2- 似乎是有爭議的，是 SP 或 SP2 雜化。

簡單地說，該原子的鍵數（即連線原子數）加上孤電子對數[孤電子對數等於 1 2（該原子的價電子數減去與中心原子結合的原子數乘以與該原子結合的最大電子數）， 乙個原子可以接受的最大電子數，氫為 1，其他原子為 8 減去價電子數]，兩者之和為 4，然後是 sp3 雜化，3 是 sp2 雜化，2 是 sp 雜化。

例如NH3，其中氮原子的雜化模式計算如下：氮原子有3個氫原子，鍵數為3，孤電子對數為1 2（5-3 1）=1，鍵與孤電子對之和為4，所以是sp3雜化。

好吧，既然你問這個問題，那就意味著你至少在學習化學。

這屬於無機化學的內容，即雜化軌道理論，應該在書中更詳細地討論。 這樣的專業問題不能用三兩句話就能解釋清楚。

孤對δ數 1 是 SP 數。