化学：如何确定分子的杂交？

• ​​​​​计数电子域
• 从左侧开始，将“ spppddddd”减为电子域数

例如，如果您有两个电子域，则可以在“ spppddddd”中倒数两个位置以获得 小号psp。果然，两个电子域将具有一个小号psp杂交。相同数量的电子域也是如此。例如，如果您的硫具有六个电子域，则可以倒数六个位置以获得spppdd。果然杂交是sp3d2sp3d2。

现在让我们做一些解释并解释如何处理共振。随意跳过您喜欢的部分。

什么是电子构型？

在我们探讨杂交是什么之前，让我们看一下电子构型。您可能以前听说过这个词。电子结构仅告诉您电子可能在哪里。以下面的图表为例：

这实质上是对特定轨道的电子云建模。换句话说，当电子填充某个轨道时，它们最有可能位于与其填充的轨道相关的区域中。我们可以看到“ s”级具有一个轨道，“ p”级具有三个轨道，而“ d”级具有五个轨道。这是确定电子构型时的有用图片：



例如，采用中性碳原子。在元素周期表上，我们可以看到它在“ 2p”区域深了两个。这是一张图片：

什么是杂交，我从哪里得到spppddddd？

杂交本质上是一种试图预测存在键和孤对时电子在哪里的尝试。我们发现，电子轨道与其他原子相互作用时会融合，形成不同的性质和几何形状。例如，取碳。它具有四个处于其最高能级的电子（其基本量子数为2）。但是，一组电子是成对的，而两组是不成对的。因此，我们可以预测只有两个电子自由配对。但是，通过组合s和p轨道，可以得到四个未配对的电子，如下图所示：



实际上，我们实际上发现碳喜欢形成四个键并完成其八位位组，即使它必须通过促进2s电子暂时达到更高的能级。例如，这是甲烷的作用：



我们实质上是将两个不同的轨道放入两者的混合体中，因此命名为“杂交”。我之前给出的技巧“ spppddddd”与s级有1个轨道，p级有3个轨道，d级有5个轨道有关。某个原子中存在的电子域实质上告诉您需要组合多少个轨道。

什么是电子域？为什么要使用它们？

电子域本质上是特定原子中孤对或键位置的数量。这是所有一个电子域中的事物的列表：

一对孤单
单键
双键
三键
是的，双键和三键仍然是单个电子域。因此，请转到下一个粗体文本。

现在，为什么要使用它们。您可以这样想，电子域大致告诉我们电子在哪里。例如，参与碳之间单键的电子很可能位于两个碳原子之间。如果我们看看甲烷，那么有四个电子域与碳相连。这表明电子可能存在四个不同的位置，并且需要四个不同的杂交轨道来表示。因此，甲烷的杂交是sp3sp3。我们还可以使用此逻辑来了解孤对为何重要。

这些双键和三键有什么关系呢？

现在，参与双键和三键的电子实际上不会杂化并停留在P轨道上。有时我们称它们为剩余的p轨道。这张碳原子之间的三键图可以帮助您理解：



本质上，双键和三键通过位于P轨道上的这些pi键发生。我们甚至可以看到它们也与sigma / single键处于“相同区域”。因此，他们并没有真正改变几何形状。这是显示乙烯分子符号的图像：


如您所见，参与π键的电子停留在2p轨道上。

共振和离域电子。

因此，共振基本上是在两个状态之间显示某些东西的表示法。以苯为例，这是共振：



需要注意的重要一点是，分子并不能很快迅速地在两种结构之间切换。事实并非如此！如果真是这样，我们将有两个单独的箭头，而不是一个双面箭头。苯实际上是假定这两个结构之间有一些中间点。实际上，为消除混乱，许多人喜欢这样抽出苯：


这些虚线表示离域的电子。离域电子的含义是无止境的，我已经花了足够的时间来回答这个问题。您需要知道的是，由于这些电子并不总是相对于原子处于特定位置，因此我们不考虑几何形状中的那些电子。

对于苯，没什么大不了的。每个碳原子将具有相同数量的电子域，这是因为单键和双键都只是一个电子域（出于先前讨论的原因）。现在，当考虑到参与共振的孤对时，这一点很重要。以一些质子化的咪唑为例：



有一种共振涉及到一对孤侣！如果我们只看一个单共振结构，我们会有一个sp3的氮原子和另一个sp2的氮原子。实际上，两个氮都处于sp2能级。这是因为我们在计算电子畴时忽略了参与共振的电子。这是基于一个前提，即离域的电子不会显著影响分子的几何结构（这并不完全正确，但对于杂化模型是正确的）。