化學原理啟迪366
1. 我們曾經討論過，第三列元素組成像SF6和PCl5這類化合物時，第三列元素的價電子是不是能夠超過8顆（超過八隅體法則允許的數量）的關鍵在於，第三列元素的原子組成化合物時，使否有使用到3d軌域去鍵結。現在我們將說明當原子使用3d軌域去鍵結時的混成軌域狀態。
The Sleeping Beauty 9/14 Tchaikovsky-Ballet de
L'Opera de Paris Rudolf Nureyev choreographed
http://www.youtube.com/watch?v=F1o7qvYsbSM
2. 首先，我們將討論五氯化磷PCl5分子。傳統上，PCl5的路易斯結構（假設d軌域參與鍵結）：
顯示出磷原子周圍有5對電子。
3. 在價電殼層電子對模型VSEPR model，5對價電子要降低彼此的斥力必須是雙三角錐trigonal bipyramidal構造，因此五氯化磷PCl5的磷P的原子軌域必須是雙三角錐，這樣的軌域稱為dsp3混成軌域，這是由1個d軌域、1個s軌域和3個p 軌域混合而成的。
4. dsp3混成軌域組合裡，構成三角平面的3個混成軌域的形狀，與垂直於三角平面的2個混成軌域的形狀有些不同；這點與sp、sp2、sp3混成軌域組合裡，每個軌域的形狀都一樣，是有差異的。
5. 五氯化磷PCl5分子的磷P用dsp3混成軌域的5個軌域與5個氯原子Cl共享電子。根據這個模型，一個分子內的原子，如果有5對有效電子，這些電子對一定是雙三角錐trigonal bipyramidal構造，並且這個原子的軌域一定是dsp3混成軌域。
6. 五氯化磷PCl5分子的路易斯結構顯示，每個氯原子身邊圍繞著4對價電子，這4對價電子彼此之間的斥力降到最低的構造是四面體結構，所以氯的原子軌域是由4個次軌域組成的sp3混成軌域。
7. 現在我們已經能夠清楚描述五氯化磷PCl5分子的鍵結構造，磷原子的dsp3軌域與每個氯原子的sp3軌域彼此交疊，共享電子，構成了五氯化磷PCl5分子的5個P－Cl的σ鍵。扣除鍵結的軌域，氯原子還有3個sp3混成軌域用來填入未鍵結電子對。
8. 【例題】請描述碘離子I3－的鍵結情形。
【解題】
碘離子的路易斯結構：
碘離子的路易斯結構顯示，碘原子有5對價電子，這5對價電子彼此斥力降到最低的構造是雙三角錐結構，因此碘離子的中心碘原子是dsp3混成軌域。
碘離子左右兩顆碘原子有4對電子，要使這4對電子彼此斥力降到最低的構造四面體結構，並且他們的原子軌域是sp3混成軌域。
碘離子的中心碘原子是dsp3混成軌域，其中3個dsp3混成軌域用來填入未鍵結電子對，另外2個dsp3混成軌域與左右兩顆碘原子的sp3混成軌域交疊形成σ鍵。
9. d2sp3混成軌域d2sp3 Hybridization。接下來我們將討論六氟化硫SF6的路易斯結構：
10. 六氟化硫SF6的硫原子共有6對價電子，將這6對價電子彼此的斥力降到最低的結構是八面體構造，這是由6個混成軌域為骨架撐起的八面體構造，因此六氟化硫SF6的硫是d2sp3混成軌域，d2sp3混成軌域由2個d軌域，1個s軌域和3個p軌域混合而成。
11. 特別留意，任何一個分子內的原子，如果它的身上圍繞6對價電子，由這6對價電子為骨架撐起的造型一定是八面體，這個原子的軌域是d2sp3混成軌域。
12. 六氟化硫SF6分子裡，硫的每一個d2sp3混成軌域都用來與氟原子鍵結。因為氟原子身上共有4對電子，因此氟原子的軌域是sp3混成軌域。
13. 【例題】四氟化氙XeF4的氙原子是哪一種混成軌域？
【解題】四氟化氙XeF4的路易斯結構顯示，氙的身邊圍繞6對價電子，將這6對價電子彼此的斥力減到最低的構造是八面體；八面體構造是由6個原子軌域支撐出來，只有d2sp3混成軌域是由6個原子軌域，因此氙原子是d2sp3混成軌域。
14. 摘要 用定域化電子模型描述一個分子
l 先畫出分子的路易斯結構。
l 利用VSEPR模型決定電子對在空間中的排列方式。
l 找出要容納這些價電子的混成軌域。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／Chemeddl、ENLACES、Chemwiki、Chemistry.tutorvista、Timpanogos
