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三、成键能力


我们曾比较 s p d轨道的成键能力比为 1∶ ,由此形成的杂化轨道成键能力为 ,则

sp杂化   

sp2杂化   

sp3杂化   

d2sp3杂化  

比较以上的成键能力, spn杂化中 sp3成键能力最大,即原子形成杂化轨道时,尽可能形成 sp3杂化,其次 sp2杂化,再次 sp杂化, d-s-p杂化比 spn杂化能力要大得多。

以上讨论的是等性杂化轨道之间的夹角。对于不等性杂化,准确的几何构型要通过实验测定,理论可定性地预测杂化轨道的夹角范围。下面举例说明。

1. H2O

以水分子为例说明杂化轨道如何成键。氧原子作sp3杂化,其中2个轨道与氢原子形成O-H键,另外2个轨道为孤对电子占据,由于孤对电子的电子云较弥散,电荷斥力也较大,在空间占较大位置,所以∠HOH键角小于109º,实验测定∠HOH为104.5º。下图为从头算获得的H2O分子轨道图。

No.2 A1
No.3 B1
No.4 A1
No.5 B2
图5-2

2. NH3

分子中氮原子作sp2杂化,与H原子形成的3个N-H键中s,p成分相同,实验测定∠HNH为107.3º,设N-H键中s的成分为 ,p成分为 ,则

可求出   

即每个N-H键杂化轨道中s轨道占0.23,p轨道占0.77

还有1个孤对电子中

 

即孤对电子中s轨道占0.31,p轨道占0.69

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