杂化轨道理论VIP专享VIP免费

杂化轨道理论漫谈，就是不拘形式的聊。科学是严谨的，但并不一定非要那么严肃。我很希望能用轻松点的方式来交流所有学术问题。先抛开学术不谈，关于轻松我有把握我跟学生的理解一定不一样。因为我的学生会跟我说：拜托你不要在文章后面附赠一套号称很有营养的练习题，我就会轻松愉悦的看完这篇文章了。而我会轻松的跟他们说：可是这次的题目真的很有营养啊！这就是老师跟学生的不同立场。但是杂化轨道理论不是薛定谔方程，这个话题聊起来真的很轻松，之所以学生看完教材感觉欠缺是因为高中教材对杂化轨道理论语焉不详，点到即止，讲解不系统罢了。下面我从高中生的认知角度谈一谈杂化轨道理论，希望这是读高中的你看到的最系统的讲解——顺便说一句，文后附赠的练习题，真的很有营养。哈哈！！！杂化轨道理论为了从理论上解释多原子分子或离子的立体结构，1931年，鲍林在量子力学的基础上提出了杂化轨道理论。如果你问我鲍林这个老几是谁啊？那就暴露你理科素养的欠缺了。是的，他就是提出“鲍林不相容原理”的那个鲍林。提出杂化轨道理论的时候，他才30岁！提出杂化轨道理论前三年，他在波尔实验室工作过半年，并师从过薛定谔和徳拜，在量子力学上打下了坚实的基础，这是他提出杂化轨道理论的前提。但我觉得这不是他成功的关键，我觉得鲍林成功的关键是在加州大学读研究生时，他的导师诺伊斯写了一部新书，书名儿叫《化学原理》，此书在正式出版之前，他要求鲍林在一个假期中，把书上的习题全部做一遍。鲍林用一个假期的时间，把所有的习题都准确的做完了，诺伊斯看了鲍林的作业，十分满意，并把鲍林介绍给许多知名科学家，期中包括薛定谔和徳拜。这个故事告诉我们写作业是多么的重要啊！这个爱写作业的学生，后来两次获得诺贝尔奖，一次化学、一次和平奖。厉害！这里顺便说一句，本文后附赠习题真的很有营养，有助于你成为一个爱做作业的学生。。。。。。见上图，鲍林的名言说的够有哲理！要我说的话，这句话应该说成：做到一个好题目的最好方法，就是做很多的题目！！！看到这里你是不是觉得。。。。。。见下图，这张照片摄于国际索尔维物理研究所，号称史上最牛物理学家合影（其中得诺贝尔化学奖的几位，其研究都跟物理学关联很大，有物理学背景），最后一排右四就是年轻的鲍林，我在他的正上方标注了名字。我知道现在除了占据绝对C位的爱因斯坦和一排左三的居里夫人，在这张照片上你谁都不认识。但是我要告诉你的是，将来你在这张合影里能认得多少人，取决于你理科学习之路能走多远。请允许我荣幸的给大家介绍一下照片里的部分人物，第一排右起：理查德森、威尔逊、古耶、郎之万、爱因斯坦、洛伦茨、居里夫人、普朗克、郎梅尔，第二排左一是徳拜，右一是波尔。不要问我在哪里，毕竟，就算大家再怎么熟，总需要有人按快门的对吧？一．杂化概念：鲍林首先以甲烷为例讨论分子的成键情况和几何构型，提出了杂化概念。在CH4分子中，碳原子的价层电子构型为2s22px12py1有两个未成对电子，所以它只能与两个氢原子形成两个共价单键。若考虑将碳原子的一个2s电子激发到2p轨道上，碳原子激发态的价层电子构型为2s12px12py12pz1，这样碳原子就可以与4个氢原子形成4个C-Hδ键。但是在4个δ键中，三个键由碳原子的2p轨道和氢原子的1s轨道重叠而成，这三个键是等同的，互相垂直，键角为90度。而另外一个键是由碳原子的2s轨道与氢原子的1s轨道形成的，它与上述3个键不同。总之四个C-H键是不等同的，但是这与实验事实不符。用化学键理论无法解释这一现象。鲍林假设，甲烷的中心原子在形成化学键时，价电子层的4条原子轨道并不维持原来的状态，而是发生“杂化”，得到4条等同的轨道，再与氢原子的1s轨道成键。所谓杂化就是指在形成分子时，由于原子的相互影响中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合成一组新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的轨道叫做杂化轨道。原子轨道为什么要杂化？这是因为形成杂化轨道后成键能力增加，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道强，形成的分子更稳定。在形成分子的过程中通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。杂化轨道理论的要点：1....