主要区别 – sp 与 sp² VS SP³ 杂交

轨道是可以充满电子的假设结构。根据不同的发现，科学家们为这些轨道提出了不同的形状。轨道分为三种主要类型：原子轨道、分子轨道和杂化轨道。原子的原子轨道经过杂化以形成适合化学键合的轨道。在化学中，杂化是将不同的原子轨道混合以形成杂化轨道。有不同形式的杂化产生不同形式的杂化轨道，例如 sp, sp² 和 sp³ 杂化轨道。这些轨道是由不同比例的 s 和 p 原子轨道杂化形成的。 sp与sp的主要区别² 和 sp³ 杂交是 sp 杂化形成具有 50% s 轨道特征的杂化轨道和 sp² 杂化形成具有 33% s 轨道特征的杂化轨道，而 sp³ 杂化形成具有 25% s 轨道特征的杂化轨道。

涵盖的关键领域

1.什么是sp杂交 – 定义、S 和 P 特性的计算、其他特性 2.什么是sp² 杂交 – 定义、S 和 P 特性的计算、其他特性 3.什么是sp³ 杂交 – 定义、S 和 P 特性的计算、其他特性 4. sp与sp有什么区别² 和 sp³ 杂交 – 主要差异的比较

关键术语：原子轨道、混合轨道、杂交、轨道、Sp 杂交、Sp² 杂交，Sp³ 杂交

什么是sp杂交

sp 杂化是发生在 s 原子轨道和 p 原子轨道之间的杂化。一个电子壳层包含三个 p 轨道。因此，在将 s 轨道与这些 p 轨道之一杂交后，该原子中存在两个未杂交的 p 轨道。在这里，我们认为所有 s 和 p 轨道都只是原子轨道 (s+p)。 s 和 p 轨道之间的比率为 1:1。因此s轨道的分数是1/2，p轨道的分数是1/2。

S（或 p）特征百分比 = 总原子轨道 x (1/2) x 100% = 50%

图 1：sp 杂交

由此产生的混合轨道具有 50% 的 s 特性和 50% 的 p 特性。由于只形成了两个混合轨道，所以 sp 轨道的空间排列是线性的。两个混合轨道指向相反的方向。因此，这些轨道之间的角度是 180^○C。

什么是sp² 杂交

sp² 杂化是一个 s 原子轨道与两个 p 原子轨道的混合。新形成的杂化轨道称为 sp² 杂化轨道。由此产生的混合轨道具有约 33.33% 的 s 字符和约 66.66% 的 p 字符。这是因为总共有三个原子轨道参与杂化，s 和 p 特性的百分比变化如下。

在这里，我们认为所有 s 和 p 轨道都只是原子轨道 (s+p+p)。 s 和 p 轨道之间的比率为 1:2。因此，s 轨道的分数是 1/3，p 轨道的分数是 2/3。

S 特征百分比 = 总原子轨道 x (1/ 3) x 100% = 33.33 % P 特征百分比 = 总原子轨道 x (2/ 3) x 100% = 66.66 %

图 2：sp² 杂交

sp的空间排列² 混合轨道是三角形平面。因此，这些轨道之间的夹角为 120^○C. 经历这种杂化的原子有 1 个未杂化的 p 轨道，因为只有三个 p 轨道中的两个参与了这种杂化。

什么是sp³ 杂交

sp³ 杂化是一个 s 原子轨道与三个 p 原子轨道的混合。在这里，原子没有未杂化的 p 轨道，因为所有三个 p 轨道都参与了杂化。由此产生的轨道称为 sp³ 杂化轨道。与 sp 相同² 轨道，我们可以计算这些轨道的 s 和 p 特性。

在 sp³ 杂化，我们认为所有 s 和 p 轨道都只是原子轨道（s+p+p+p）。 s 和 p 轨道之间的比率是 1:3。因此s轨道的分数是1/4，p轨道的分数是3/4。

S 特征百分比 = 总原子轨道 x (1/4) x 100% = 25 %p 特征百分比 = 总原子轨道 x (3/4) x 100% = 75 %

图 3：sp³ 杂交

这些轨道是在一个 s 轨道和 3 个 p 轨道杂化时形成的。由此产生的混合轨道具有大约 25% 的 s 字符和大约 75% 的 p 字符。这些轨道的空间排列是四面体。因此，这些轨道之间的夹角为 109.5^○C。

sp sp之间的区别² 和 sp³ 杂交

定义

sp杂交： sp 杂化是发生在 s 原子轨道和 p 原子轨道之间的杂化。

sp² 杂交： sp² 杂化是一个 s 原子轨道与两个 p 原子轨道的混合。

sp³ 杂交： sp³ 杂化是一个 s 原子轨道与三个 p 原子轨道的混合。

特点

sp杂交： sp 杂化轨道的 s 特征百分比为 50%。

sp² 杂交： sp的s特征百分比² 杂化轨道为 33.33%。

sp³ 杂交： sp的s特征百分比³ 杂化轨道为 25%。

P 混合轨道的特征百分比

sp杂交： sp 杂化轨道的 p 特征百分比为 50%。

sp² 杂交： sp的p特征百分比² 杂化轨道为 66.66%。

sp³ 杂交： sp的p特征百分比³ 杂化轨道为 75%。

轨道之间的角度

sp杂交： sp轨道之间的角度为180°C。

sp² 杂交： sp 之间的夹角² 轨道为 120°C。

sp³ 杂交： sp 之间的夹角³ 轨道为 109.5°C。

几何学

sp杂交： sp 杂化中轨道排列的几何形状是线性的。

sp² 杂交： sp中轨道排列的几何形状² 杂交是三角平面。

sp³ 杂交： sp中轨道排列的几何形状³ 杂交是四面体。

未杂交轨道的数量

sp杂交： Sp 杂交产生两个未杂交的 p 轨道。

sp² 杂交： 斯普² 杂交产生一个未杂交的 p 轨道。

sp³ 杂交： 斯普³ 杂交不会导致任何未杂交的 p 轨道。

结论

化学中的杂化代表将不同的原子轨道混合以形成具有不同特性的新杂化轨道。 sp, sp² 和 sp³ 杂交就是这样的例子。 sp、sp的主要区别² 和 sp³ 杂化是 sp 杂化形成具有 50% s 轨道特征的杂化轨道和 sp² 杂化形成具有 33% s 轨道特征的杂化轨道，而 sp³ 杂化形成具有 25% s 轨道特征的杂化轨道。

参考：

1.“混合轨道”。化学 LibreTexts，Libretexts，2016 年 7 月 21 日，在此处提供。2。 “轨道杂交。”维基百科，维基媒体基金会，2018 年 1 月 15 日，可在此处获取。

图片提供：

1. Joanna Kośmider 的“Hybrydyzacja sp” – 自己的作品（公共领域），来自 Commons Wikimedia2。 “Hybrydyzacja sp2”，作者：Joanna Kośmider – 自己的作品（公共领域），来自 Commons Wikimedia3。 “Hybrydyzacja sp3”，作者：Joanna Kośmider – 通过 Commons Wikimedia 自己的作品（公共领域）