中心原子雜化軌道類型的判斷方法25539

1、中心原子雜化軌道類型的判斷方法高中化學選修模塊物質結構與性質中介紹了雜化軌道理論，這一重要理論能解釋大多數(shù)分子幾何構型及價鍵結構。在使用該理論時，首先必須確定中心原子的雜化形式，在未知分子構型的情況下，判斷中心原子雜化軌道類型有時比較困難，成為教學難點。下面總結幾種高中階段判斷中心原子雜化軌道類型的方法。一、根據(jù)分子的空間構型判斷根據(jù)雜化軌道理論，中心原子軌道采取一定的雜化方式后，其空間構型和鍵角如下：雜化軌道類型雜化軌道空間構型鍵角sp直線形180 °sp2平面三角形120 °sp3正四面體109 5°由此，可以根據(jù)分子的空間構型或鍵角來判斷中心原子軌道的雜化方

2、式。例如一些常見的簡單分子的結構都是熟悉的， C2H2 、CO2 為直線型分子，鍵角為 180 °，推斷其C 原子的雜化軌道類型為sp ； C2H4、C6H6 為平面型分子，鍵角為 120 °，推斷其 C 原子的雜化軌道類型為sp2 ；CH4 、CCl4 為正四面體，鍵角 109 5 °，推斷其C 原子的雜化軌道類型為sp3 。還可以擴展到以共價鍵形成的晶體，如：已知金剛石中的碳原子、晶體硅和石英中的硅原子，都是以正四面體結構形成共價鍵的，所以也都是采用sp3雜化；已知石墨的二維結構平面內，每個碳原子與其它三個碳原子結合，形成六元環(huán)層，鍵角為120 °，

3、由此判斷石墨的碳原子采用 sp2雜化。二、根據(jù)價層電子對互斥理論判斷教材的“拓展視野”中介紹了價層電子對互斥理論，根據(jù)該理論能夠比較容易而準確地判斷ABm 型共價分子或離子的空間構型和中心原子雜化軌道類型。中心原子的價電子對數(shù)與價電子對的幾何分布、中心原子雜化軌道類型的對應關系如下表（價電子對數(shù)4 的，高中階段不作要求）。精選文庫中心原子價電子對數(shù)價電子對幾何分布中心原子雜化類型2直線形sp3平面三角形sp24正四面體sp3運用該理論的關鍵是能準確計算出中心原子的價電子對數(shù)，其計算方法是：1 價電子對數(shù) n 中心原子（ A ）的價電子數(shù)配位原子（B ）提供的價電子數(shù)× m ÷

4、;2 。2 對于主族元素， 中心原子（A ）的價電子數(shù)最外層電子數(shù)； 配位原子中鹵族原子、 氫原子提供 1 個價電子，氧族元素的原子按不提供電子計算；離子在計算價電子對數(shù)時，還應加上負離子的電荷數(shù)或減去正離子的電荷數(shù)。3 中心原子孤電子對數(shù)n （價電子對數(shù)） m （配位原子 B 數(shù)）。4 雜化軌道由形成鍵的電子對和孤電子對占據(jù)，因此分子或離子的空間構型為雜化軌道構型去掉孤電子對后剩余的形狀。例：指出下列分子或離子的中心原子的雜化軌道類型，并預測它們的空間構型：BeCl2 、 H2O SO3 、 NH3 NH4 、 PO43 解析：第組都是 AB2型分子BeCl2的價電子對數(shù)n（ 2 1

5、5; 2）÷ 22，Be 采用 sp 雜化， nm220，無孤對電子， 故分子呈直線型；H2O 的價電子對數(shù)n（ 6 1× 2）÷ 24，O 采用 sp3 雜化， nm422，有 2 對孤電子對，故分子呈折線型。第組都是 AB3型分子SO3的價電子對數(shù)n（ 6 0× 3）÷ 23，S 采用 sp2 雜化， nm330， 無孤對電子，故分子呈平面三角形；NH3的價電子對數(shù)n（ 5 1× 3）÷ 24，N 采用 sp3 雜化， nm431，有 1 對孤對電子，故分子呈三角錐型。- 2 -精選文庫第組都是 AB4型離子NH4的價電

6、子對數(shù)n（ 5 1× 4 1）÷ 24，N 采用 sp3 雜化， nm440，無孤對電子，故分子呈正四面體；PO43的價電子對數(shù)n（ 5 0× 3 3）÷ 24，P 采用 sp3 雜化， nm440，無孤對電子，分子呈正四面體結構。三、根據(jù) 鍵數(shù)和孤電子對數(shù)逆向判斷根據(jù)價層電子對互斥理論，中心原子價電子對數(shù)鍵數(shù)孤電子對數(shù)，如果已知鍵數(shù)和孤電子對數(shù)，就可以逆向判斷出中心原子價電子對數(shù)，從而判斷出雜化方式。例： 指出乙酸分子中原子的雜化軌道類型以及它們周圍原子的空間分布情況。解析： 高能熟練書寫有機分子的結構式，根據(jù)結構式就很容易得知鍵數(shù)和孤對電子數(shù)， 從而

7、判斷出雜化方式。1 號 C形成 4 個 鍵，無孤對電子，所以有4 個價電子對， C原子為 sp3 雜化，其周圍 3 個H 和1 個C呈正四面體分布； 2 號C形成 3 個鍵，無孤對電子，所以有 3 個價電子對， C原子為 sp2 雜化，其周圍的 C、O 、O 呈正三角形分布； 3 號O形成 2 個鍵，2 個孤對電子，所以有 4 個價電子對， C原子為 sp3 雜化，其周圍的 C和H 呈折線形分布。四、根據(jù)等電子原理判斷教材的“資料卡”中介紹了等電子原理，即具有相同價電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子具有相同的結構特征，這里的結構特征包括中心原子的雜化軌道類型、分子的空間結構等。因此，我們可以根據(jù)一

8、些熟悉的分子的雜化軌道類型來判斷與它互為等電子體的不熟悉的分子的雜化軌道類型。例：指出 N2O 分子的空間構型和雜化軌道類型。解析：教材中介紹的價層電子對互斥理論是比較淺顯的，并沒有介紹N 作為配位原子應該如何計算價電子對數(shù)，在解決這樣的題目時，可采用等電子原理巧解。由于N2O 與CO2 互為等電子體，大家對于 CO2 的結構非常熟悉，直接根據(jù)直型，判斷出sp 雜化，當然也可以計算出CO2 中的 C原子的價電子- 3 -精選文庫對數(shù) n （ 4 0×2 ）÷2 2 ，判斷為 sp 雜化，直線型，故 N2O 也應為 sp 雜化，直線型。同樣， 如果要判斷 CNS 的空間構型和

9、雜化軌道類型，不必深究哪個原子是中心原子，哪個是配位原子， 如何計算價電子對數(shù)，直接根據(jù) CNS 與CO2 等電子體，來判斷 CNS 為直線型， sp 雜化。五、根據(jù)結構代換判斷有機化學中的取代反應是指有機物分子里某些原子或原子團被其它原子或原子團所代替的反應，根據(jù)取代反應機理，發(fā)生取代后，其中心原子的結構和成鍵方式都應該不變。由此啟發(fā)，對于一些復雜的分子，我們可以將其中的某些原子團代換成原子，變成簡單熟悉的分子，根據(jù)這個分子的空間構型和雜化軌道類型，來判斷原來的分子的空間構型和雜化軌道類型。例： CH3 OH等醇類，都可以看作 R代換了 H2O 中的 H ， 因為 H2O 中O 原子為 sp3 雜化， 所以CH3 OH 中的 O原子也為 sp3 雜化。H2N NH2 可以看作 NH2 代換了 NH3 中的 H ， 因為 NH3 中N 原子為 sp3 雜化，所以 H2N NH2中的