乙炔分子的碳原子采取什么雜化軌道

Question

乙炔分子的碳原子采取什么雜化軌道?它的雜化軌道用於形成什麼化學鍵?怎麼理解它存在
C三C鍵?

Answer 1

在乙炔分子中，每個碳原子採 sp 雜化。
碳的基態電子組態是 1s2 2s2 2p2，在成鍵前每個碳原子首先會激化成 1s2 2s1 2p3。
為了方便表達起見，可寫成 1s 2 2s1 2px1 2py1 2pz1。

每個碳原子進行 sp 雜化，即 2s 軌態和 2px 軌態雜化成兩個 sp 軌態，每個 sp 軌態有一個電子。
這兩個 sp 軌態其中一個會與另一個碳原子的一個 sp 軌態正面重疊，形成一個 C-C σ 鍵；而另一個 sp 軌態會與一個氫原子的 s 軌態重疊，形成一個 C-H σ 鍵。
在每個碳原子中，沒有雜化的 2px 軌態和 2pz 軌態各含有一個電子，它們分別與另一個碳原子的 2px 軌態和 2pz 軌態側面重疊，形成兩個 C-C π 鍵。

所以，乙炔分子中的 C≡C 三鍵包含有一個 C-C σ 鍵（由 sp-sp 軌態正面重疊而成）和兩個 C-C π 鍵（由 px-px 和 py-py 軌態側面重疊而成）。