s2杂化,又称ss杂化轨道,即两个s轨道杂化形成的杂化轨道,由于单独的s轨道只有一个轨道,所以s2杂化指的是1个ns轨道和1个(n+1)s轨道所构成的,而由于这两个轨道需要连续填充电子,这两个轨道只能是1s和2s,所以能出现这种杂化的物质正常情况下只有1-5号元素,而理论上来说到10号元素后就不会出现这种杂化。

理论创建 编辑

超理学家571b在研究气体时发现除了惰性气体外其他所有气体都不是单原子分子构成的。他认为这很不合理,于是提出了He2,Ne2等分子在一定条件下可能存在。但这项研究最终只在氦气中有进展。在强锑场中,氦气中出现了极少量的二聚氦和更少量的多聚氦,但这被他所敏锐地观察到,而根据反应速率,将该气体放在强锑场中需要约10到20年时间才能有50%的氦转化为二聚体,即使是大锑zmy发功也得至少发一年达到75%。反应方程式为:

2He=强锑场,时间=He2

nHe=强锑场,时间=Hen

而在大量气体富集后得到了一瓶约90%纯度的二聚氦。研究发现,这之中存在一种新的杂化方式:s2杂化。

File:S2杂化轨道电子云示意图.png
s2杂化轨道电子云示意图
灰色部分表示原子核,两个水滴状圈代表杂化后轨道

理论解释 编辑

在s2杂化中,1s轨道和2s轨道杂化后先形成两个完全相同的球形电子云,但由于电子云之间的排斥,最终形成如右图的两个两头圆滑的类水滴状电子云(右图仅作参考,实际情况会更圆润)。两个轨道由于是纯s轨道杂化出来的,具有很强的s轨道性质:如可以从大多数角度成键。而由于有两个轨道,不涉及p轨道的介入,只需填充满两个s2杂化轨道即可变成稳定状态。即四电子稳定结构。

File:He2分子电子云图.png
He2分子电子云图
File:He2的MO示意图.png
用MO解释He2分子

那么这如何解释He2分子,He2分子中两个氦杂化后两个轨道的竖直分割线靠到一块,两个氦的两个s2轨道从侧边形成两根σ键,构成4e稳定结构。这也是s2杂化的一个特点:形成两根键,都是σ键。左图的He2形成的两根键的电子云示意图,右图是用碲球的MO理论解释这个现象。

相关物质 编辑

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最新研究 编辑

在发现s2杂化后,超理学家571b认为在这个基础上会继续杂化p轨道,即会存在s2p,s2p2,s2p3杂化,他将这几种杂化方式和s2杂化统称为短周期内轨杂化。并预测其中s2p杂化最不稳定,s2p2和s2p3差不多,s2最稳定。很快这一猜测被实验证实