sp3杂化

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:35:41 #轨道杂化,轨域

sp3杂化(英语:sp3 hybridization)是指一个原子同一电子层内由一个s轨道和三个p轨道发生杂化的过程。原子发生sp3杂化后,上述s轨道和p轨道便会转化成为四个等价的原子轨道,称为“sp3杂化轨道”。四个sp3杂化轨道的对称轴两两之间的夹角相同,皆为109°28'。sp3杂化一般发生在分子形成过程中。杂化发生前,原子最外层s轨道中的一个电子被激发至p轨道,使将要发生杂化的原子进入激发态;之后,该层的s轨道与三个p轨道发生杂化。此过程中,能量相近的s轨道和p轨道发生叠加,不同类型的原子轨道重新分配能量并调整方向。

以碳原子为例:处于基态的碳原子(电子排布式为:1s22s22p2)的一个2s电子激发至一个空的2p轨道上,使原子进入激发态(电子排布式为:1s22s12p3)。然后,一个2s轨道再和上述三个各填充了一个电子的2p轨道进行sp3杂化,形成四个sp3杂化轨道。该过程中碳原子的原子轨道排布变化情况如下图所示:

在有机化学中,碳原子与其他原子以单键连接时(如烷烃、环烷烃中的碳碳单键和碳氢单键等),碳原子均采用sp3杂化形式。


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