N 2s2 2p1 2p1 2p1
根据测量的键角,可以推测中心原子N是sp2杂化。杂化后,得到3个sp2杂化轨道,于是N的价层轨道按照能量排布就是 sp2, sp2, sp2, p 总共这4个轨道。现在N的价层有5个电子,其中一个电子不参与杂化仍旧占据p轨道,剩余的4个电子分布在3个sp2轨道上。于是在sp2轨道上,出现两个半满的轨道,此2个轨道分别接纳2个氧的各1个电子,于是形成一个三角形形状的分子(如果只看 O-N-O 结构,是个角形分子),N 的 sp2上的那个孤对电子和2个氧占据三角形的三个顶点。此时 N 的 p 轨道上的单电子和此三角形平面垂直,而2个氧都各有一个未成键的 p 电子,此3个电子可以形成 大PI 键,从而稳定整个NO2分子,同时这个大 PI 键也是和这个三角形平面垂直的。这就是整个的过程。
可见,NO2是自由基型的分子。这类分子通常不稳定,容易发生化学反应。但是 NO (也是自由基型分子)和 NO2 的稳定性又远高于其它的无机自由基分子。对此特殊的稳定性,现在还没有很好的解释。
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