混成軌域

混成軌域（英語：Hybrid orbital）是指原子軌域經混成（hybridization）後所形成的能量簡併的新軌域，用以定量描述原子間的鍵結性質。與價層電子對互斥理論可共同用來解釋分子軌域的形狀。混成概念是萊納斯·鮑林於1931年提出。

發展史

化學家萊納斯·鮑林第一個提出了混成軌域理論來解釋甲烷（CH₄）等分子的結構^[1]。這個概念原本是為了解釋簡單的化學系統而開發的，但是這種方法後來被廣泛應用，至今天它仍然是一種解釋有機化合物結構的有效理論。

軌域是描述電子在分子中的行為的一個模型。對於較簡單的原子，如氫原子，薛丁格方程可以被精確求解。在較重的原子（如碳、氮、氧）中，原子使用了2s和2p軌域，類似氫原子的激發態軌域，混成軌域被認為是這些原子軌域以不同的比例互相疊加而成的混合。混成軌域理論給出了路易士結構的量子力學解釋，因而在有機化學裡得到了廣泛應用。

例子

類別	sp^x混成	sd^x混成	sp^xd^y混成
類別	主族/ 過渡金屬	僅過渡金屬
AX₂	直線形 sp混成 (180°) 例: C₂H₂、CO₂
AX₃	平面正三角形 sp²混成 (120°) 例: BF₃、石墨、C₂H₄	三角錐 sd²混成 (90°) 例: CrO₃
AX₄	正四面體 sp³混成 (109.5°) 例: CH₄、鑽石	正四面體 sd³混成 (70.5°, 109.5°) 例: MnO₄⁻	平面正方形 sp²d混成例: PtCl₄²⁻
AX₆		C_3v 三稜柱 sd⁵混成 (63.4°, 116.6°) 例: W(CH₃)₆	正八面體 sp³d²混成例: Mo(CO)₆
軌域間角	$\theta =\arccos(-{\frac {1}{x}})$	$\theta =\arccos \left(\pm {\sqrt {{\frac {1}{3}}(1-{\frac {2}{x}})}}\right)$

超價分子 (共振)
AX₅	三角雙錐
AX₅
AX₆	正八面體
AX₆
AX₇	五角雙錐
AX₇

參考文獻

^ Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society, 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027

外部連結

[1] Pauling, L., The nature of the chemical bond. Application of results obtained from the quantum mechanics and from a theory of paramagnetic susceptibility to the structure of molecules, Journal of the American Chemical Society, 1931, 53 (4): 1367–1400, doi:10.1021/ja01355a027

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