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为什么分子筛骨架中[AlO4]带有负电荷且为sp3杂化？ 已有1人参与
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| 为什么分子筛骨架中[AlO4]带有负电荷且为sp3杂化？[PO4]带正电荷也为sp3杂化？ |
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zhangzheng68: 金币+20, ★★★★★最佳答案 2015-01-29 17:17:59
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根据IZA的规定，分子筛骨架中的初级结构单元(primary building unit, PBU)为四面体结构的[TO4]，其中T代表Si、Al、P等元素，位于由O包围的四面体中，一般T原子与O原子外层电子云以共价键键合形式为主。电子轨道能级解除简并后成键电子分布于轨道上的状态对成键稳定性有重要影响，对于与O呈4配位或6配位结构的中心原子T而言，四面体或八面体配位结构是最常见的形式，但Si、Al、P的外层电子分布于3s、3p轨道，由于与3d、4s轨道能级差较大，因此一般T原子采用3s、3p轨道进行sp3杂化而不会采用3p、4s、3d轨道进行spd杂化，四面体配位的[TO4]获得的晶体场稳定化能高于八面体配位的[TO6]，sp3杂化是[TO4]具有高稳定性的保证。 某些金属杂原子分子筛如部分取代Si的含Fe、Ti、V分子筛，这些原子虽然以[TO4]形式存在于分子筛骨架中，但稳定性远不及Si、Al、P，原因之一在于晶体场稳定化能不高，此时作为T原子的金属杂原子3s、3p轨道全满，3d、4s轨道更易于通过spd杂化而非sp杂化以获得更高的晶体场稳定化能，这使得Fe、Ti、V等倾向于与O形成[TO5]、[TO6]形式的配位结构，后者在分子筛骨架上很难维持杂化轨道成键的一致性，外层电子云也不再以共价键键合形式为主，导致其具有很高的脱离分子筛骨架倾向。 无论PBU是[TO4]还是[TO6]，分子筛骨架中相邻的PBU正常都是而且只能是通过PUB中的一个O连接，换言之，两个PBU间只能通过多面体共顶点方式连接，每个O都是共用的，而O是除F外电负性最强的元素，成键时指定其化合价为-2，因此每个O在一个PBU中只显示为-1价，与O成键时Si、Ai、P分别显示为+4、+3、+5价，sp3杂化的[SiO4]、[AlO4]、[PO4]整体分别显示0、-1、+1价是很自然的了。 |
2楼2015-01-29 10:28:23
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