的杂化轨道理论经常被视为一个漫长而令人困惑的概念,它是一个方便的技能,能够迅速确定如果原子是sp3.,sp2或sp不需要讲杂化发生的所有细节。
幸运的是,这样做有一个捷径,在这篇文章中,我将尝试用几个不同的步骤来总结这一点,你需要遵循。
假设你被要求确定以下分子中有编号的原子的杂化状态:
你要做的第一件事是确定每个原子上的基团数。所谓群,我们指的是原子或孤电子对。这也被称为立体数(SN).
下面是一些空间数2-4的例子,这在有机化学中是你需要知道的大部分内容:爱游戏体育官
注意,多重键并不重要,任何键类型都是原子+孤对键。
一旦你知道如何确定空间数(它来自VSEPR理论),你只需要应用以下相关性:
如果空间数是4,它是sp3.
如果空间数是3- - - - - -sp2
如果空间数是2- - - - - -sp
现在,让我们回到分子上确定所有原子的杂化态。
C1 -Sn = 3(三个原子相连),因此它是sp2
C2 -Sn = 3(三个原子相连),因此它是sp2
O4,Sn = 3(1个原子+ 2个孤对),因此它是sp2
O5 -Sn = 4(2个原子+ 2个孤对),因此它是sp3.
C6 -Sn = 4(4个原子),因此它是sp3.
C7 -Sn = 4(4个原子),因此它是sp3.
N8。Sn = 4(3个原子+ 1个孤对),因此它是sp3.
制备过程,Sn = 2(2个原子),因此它是sp
C10 -Sn = 2(2个原子),因此它是sp
其他的杂交方法
除了这种方法,记住一些与结构和杂交有关的性状也是非常有用的。一般来说,一个原子拥有一切单键是sp3.杂化.最好的例子就是烷烃。烷烃中所有的碳原子都是sp3.与四面体几何相结合。
里面的碳烯烃和其他带有双键的原子通常是sp2杂化并且有三角平面几何。
的三键另一方面,这是碳原子所在的炔的特征sp杂化.
一些例外
对于我们讨论的杂化态的确定有一些常见的例外,它们大多与我们观察原子成键类型的方法有关。
例如,在二氧化碳(CO2),碳有两个双键,但它是sp杂化。
原因是碳的空间位数是2(只有两个氧原子连着它)为了让两个原子保持180度o,这是最佳的几何形状,碳需要使用两个相同的轨道。这只有在sp杂化。另外两个2p轨道用来在碳的两边形成双键。
另一个常见且重要的例子是碳正离子。
这里碳原子只有单键看起来应该是这样的sp3.杂化。然而,碳在这些类型碳正离子是sp2杂化.同样的原因,它的空间数是3 (sp2-三个相同的轨道)。
空间数方法的一个例外
空间位数的一个例外是酰胺。氮原子的空间空间数是4sp3..然而,由于孤对的共振离域,它从互转换sp3.来sp2因为这是唯一的方法,让电子在一个对齐的p轨道上,可以重叠,并参与与C=O双键的π键电子的共振稳定。
在大多数情况下,如果你基于空间数,你不需要担心异常。
实践
确定以下化合物中每个碳和杂原子(除C和H外的任何原子)的杂化状态。
提示:记得在必要的地方添加任何缺失的孤电子对。
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对于每个标记的原子,添加任何缺失的孤电子对,以确定空间位数、电子和分子几何形状、近似键角和杂化状态:
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