化学中SP杂化是什么?

Question

化学中SP杂化是什么?

Answer 1

首先要明白一个轨道能级的概念.电子在围绕核放置时,其能量是固定的,按能量级大小分别可以分为S、P、D、F四个能级.其中第一层最多有两个电子,即只有一个S轨道；第二、三层最多有8个电子,包含一个S轨道和一个P轨道；第四层最多的18个电子,包含一个S、一个P、一个D轨道；……依次类推,目前已知的原子中电子最多的一层包含32个电子,包含SPDF轨道各一个.
在各轨道中,S轨道包含一个轨道,最多可有两个自旋方向相反的电子,当轨道电子为零空或满时处于稳定状态,即类似氢离子和氦原子的状态.P轨道包含三个轨道,最多可容纳6个电子,当三个轨道为全空、全満时为稳定状态,当三个轨道各只有一个电子时,由于电子自旋方向相同时,也处于一种稳定状态,称为亚稳定状态；D轨道有五个轨道,最多容纳10个电子,稳定状态理由同上；F轨道有7个轨道,最多容纳14个电子,稳定状态理由也同上.
当原子失去电子时,它首先失去的是外层的电子,当电子由高层轨道向低层轨道转移时,称为“跃迁”,此时多余的能量将被释放出,这就是化学反映中发光、发热的原因.同理,当电子吸收了外界能量,使其轨道由低层次向高层次转移时,称为“激发”,处于激发态的电子很不稳定,很快便会向低轨道（正常轨道）“跃迁”,同时放出恒定的能量,如果是发光,同发出的是单纯的色光,即“激光”.激光就是利用一些物质（如红宝石）能够稳定的被激发→跃迁的原理进行的.
至于成键能力,这只是有关于化合价的一些概念.明白了轨道杂化的概念,共价键等概念就太好理解了.
最后举一个例子,可能对你理解上述这些概念有好处
碳（C）是第6位元素,在其原子中含有6个电子,其电子轨道是1s2 2s2 2p2,其中第2级轨道形成杂化轨道,在2S和2P轨道中四个电子呈自旋方向相同状态,即形成类似2S1 2P3的状态,此时原子处于亚稳定状态.这就是碳为何稳定的原因.