①苯 苯的大π键是很典型的例子,也是高中课本中关于大π键的唯一举例。(鲁科版是这样的,其他版本不清楚)首先,苯中C的价层轨道里,一个s两个p均参与形成sp2杂化。价层轨道里只剩下一个p轨道。熟悉杂化的话就会知道,杂化前会有一步激发,使4个电子分布在C的四个价层轨道中。杂化后四个电子中三个处在三个sp2杂化轨道里,剩下一个处于垂直于sp2平面的p轨道中。sp2轨道两个与相邻的C形成σ键,剩下一个与H形成σ键。而垂直的六个p轨道之间肩并肩(p轨道都垂直于sp2平面,所以它们之间平行,此处需要一点空间想象力,用立体几何来讲就是垂直于同一平面的直线互相平行),形成了共轭大π键。所以n为6,m也为6。苯中的大π键为π66。
②臭氧 首先,臭氧的三个氧原子不成环。虽然环状结构的Lewis结构式形式电荷更少,但根据Baeyer张力学说,我们可以知道三元环的张力是很大的。(如果臭氧为环状结构,那么三个氧均为sp3杂化)故臭氧为链状结构。然后,我们再根据VSEPR相关知识很容易就能算出臭氧中的中心氧原子采取sp2杂化。基态氧的价电子排布为2s²2p4。在杂化前,2s中的一个电子激发到不参与杂化的那个2p中去。故杂化后sp2杂化轨道里两个轨道各有一个电子,剩下一个sp2有一对电子(即孤对)。而未参与杂化的p轨道也有一对孤对电子。含未成对电子的两个sp2轨道分别和配体氧原子形成两根σ键。剩下一个sp2轨道容纳了一对孤对。而垂直于sp2平面的p轨道里也有一对孤对。再看两个配体氧原子,配体氧原子是不杂化的,由它的价层电子排布可知它有两对孤对,剩下两个未成对电子,一个去和中心氧成键,剩下一个待在垂直于平面的p轨道里。另一个配体氧同理。所以现在垂直于sp2平面的总共有3个p轨道,p轨道中总共有4个p电子。所以臭氧是π43。