中心原子价电子层中的电子对数=（中心原子价电子数+配体提供的电子数）/2 规定当氧族元素的原子作配体时，可以认为它们不提供电子。如果结果是2，就是sp杂化，是3就是sp2杂化，以此类推.....
1.算算水：中心原子为O,注意,O作为中心原子的时候提供全部六个价电子,作为配体的时候才不提供电子.另外两个氢提供两个电子,加起来8个,除以2,等于4对.所以杂化类型为sp3,理想构型为正四面体,由于氢原子只有两个,另外两个轨道被孤对电子占据,所以分子为V型结构.
直线型 sp杂化 A-B-A 如CO 2 sp CO CO 2, CS 2 ,N 2 O, C 2 H 2 BeCl 2 ,B e H 2 ,Ag(NH 3 ) 2 +, Cu(NH3) 2 + Cu (CN) 2 - sp2 BF 3, NO 3 - BBr 3 SO 3,SO 2 , NO 2 O 3 , 平面三角型 SP2杂化如 BCl 3 V型 Sp3不等性杂化如H 2 O 三角锥型 SP3不等性杂化如NH 3 正四面体型 SP3杂化如 CH 4 sp3 CH 4, CCl 4 , NH 4 +, SO 4 2-, SiX 4 SiH 4 NH 3 , PH 3 NF 3 ,PX 3 ,ClO 3 - , H 2O ,H 2 S ,OF 2 , Cl 2 O ZnCl 42- FeCl 4 - Zn(CN) 4 2- sp3d PF 5 , PCl 5 , SF 4, TeCl 4 , ICl 4 +
ClF 3, BrF 3 XeF 2, ICl 2 -, I 3 - 三角双锥型 SP3d杂化如PCl 5 正八面体型 SP3d2杂化如常见的六氟化物 8．杂化与分子构型的关系： 杂化类型 sp sp2 sp3 d2sp3或sp3d2等性等性不等性等性不等性不等性等性不等性分子形状直线形Δ形 V形正四面体三角锥角形 参加杂化的 轨道数目 2 3 3 4 4 4 6 6 杂化轨道中 孤电子对数目 0 0 1 0 1 2
杂化轨道的 几何图形直线形正Δ形Δ正四面体四面体四面体八面体 键角 180° 120° 109°28， 180°90° 例 C 2H 2 C 2 H 4 SO 2 CH 4 NH 3 H 2 O [Cu(H 2 O) 6 ]2+ 判断物质的杂化类型，空间结构 首先可以根据经验判断，先记住几种杂化的典型物质，再将给出的物质和他们相互比较一下，一般同族的而且化学式类似，杂化类型相同。 eg：判断下列分子的杂化类型并判断分子的空间构型及是否具有极性 H 2S，PH 3 ，NF 3 ，CCl 4 , 解：（1）H 2S，中心原子是S，我们学过H 2 O是SP3不等性杂化，V字型，具有极性，O和S是同族元素，而 且H 2S和H 2 O分子式非常类似，所以H 2 S也是SP3不等性杂化，V字型，具有极性。 （2）PH 3 ，中心原子是P，我们学过NH 3 是不等性杂化，三角锥型，具有极性，N和P是同族元素， 而且NH 3和PH 3 分子式非常类似，所以PH 3 也是SP3不等性杂化，三角锥型，具有极性。 （3）CCl 4 ，中心原子C，我们学过CH 4 ，为SP3等性杂化，正四面体，非极性分子，CCL 4 和CH 4 分子 式非常相似，所以CCl 4 也为SP3等性杂化，正四面体，非极性分子。如果C相连接的四个原子不完全相同，
高中化学7：杂化轨道 1、概念理解 原子在形成分子时，原子轨道不可能只重叠而本身不变，实际上个原子的价电子运动状态必然改变，而使成键能力尽可能增加，体系能量尽可能降低。能量相近的不同原子轨道重新合成相同数目的新原子轨道。通常有sp型、dsp型、spd型等。 杂化并非一个实际过程，而是一个数学概念。为了得到波动方程有关价层电子的解，及波函数而采取的一个步骤。 和原有的s、p轨道相比，杂化轨道分布图具有一个肥大的正瓣，这一区域大大有利于成键轨道之间的重叠。而且杂化轨道空间分布合理，降低了成键电子的排斥。2个方面都有利于体系能量的下降。 2、价层电子对互斥理论（VSEPR理论）对轨道形状的推测2.1、价层电子对互斥理论（VSEPR理论）： 对于一个ABm型分子（或离子），围绕中心A原子的价层对子对（包括成键电子对和未成键的孤电子对）的空间分布是受静电相互作用所支配。电子对之间尽可能互相远离，这样斥力小，体系趋于稳定。 2.2、A原子价层电子对数的确定： [A原子价层电子数 + B原子提供的用于形成共价单键的电子数（双剑、三键均按生成一个单键考虑）]/2 若是阴离子，电子数要加阴离子电荷数，阳离子则要减去。 B是H或卤素元素，每个原子提供一个共用电子。 B若是是氧族元素，规定不提供共用电子。
四氯化碲TeCl4分子：Te有6个价层电子，加上4个Cl提供的共用电子，中心Te原子价层电子数等于10，对数为5。 SO42-离子：S有6个价层电子，规定O原子不提供共用电子，加上离子电荷数2，中心S原子价层电子数等于8，对数为4。 2.3、VSEPR理论推测分子形状： 判断非过渡元素化合物的分子（或离子）的几何构型是相当成功的。价层电子对数在4以内，未发现例外；价层电子对数为5、6时，发现个别例外；价层电子对数为7以上时，中心不单一，出入较大；步骤：1、确定中心原子的价层电子对数 2、确定价层电子对对应的最佳分布构型：2直线、3平面三角、4正四面体、5三角双锥体、6正八面体。 3、依据价层电子对相互作用斥力大小选出最稳定布局。依此布局将配位原子排列在中心原子周围。 电子对之间斥力大小：孤-孤＞孤-成＞成-成 按照力学分析，很好理解。 2个同等力作用1个点，稳定结构是直线，夹角180度。 3个同等力作用1个点，稳定结构是平面，夹角120度。 4个同等力作用1个点，稳定结构是（正四面体、平面正方体等），正四面体夹角109.5度。 5个同等力作用1个点，稳定结构是三角双锥体 6个同等力作用1个点，稳定结构是正八面体
中心原子杂化轨道类型的判断方法 高中化学选修模块《物质结构与性质》中介绍了杂化轨道理论，这一重要理论能解释大多数分子几何构型及价键结构。在使用该理论时，首先必须确定中心原子的杂化形式，在未知分子构型的情况下，判断中心原子杂化轨道类型有时比较困难，成为教学难点。下面总结几种高中阶段判断中心原子杂化轨道类型的方法。 一、根据分子的空间构型判断 根据杂化轨道理论，中心原子轨道采取一定的杂化方式后，其空间构型和键角如下： 由此，可以根据分子的空间构型或键角来判断中心原子轨道的杂化方式。 例如：学生对于一些常见的简单分子的结构都是熟悉的，C2H2、CO2为直线型分子，键角为 180°，推断其 C 原子的杂化轨道类型为 sp；C2H4、C6H6为平面型分子，键角为 120°，推断其 C原子的杂化轨道类型为 sp2；CH4、CCl4为正四面体，键角109．5°，推断其C原子的杂化轨道类型为 sp3。 还可以扩展到以共价键形成的晶体，如：已知金刚石中的碳原子、晶体硅和石英中的硅原子，都是以正四面体结构形成共价键的，所以也都是采用 sp3杂化；已知石墨的二维结构平面内，每个碳原子与其它三个碳原子结合，形成六元环层，键角为 120°，由此判断石墨的碳原子采用 sp2杂化。 二、根据价层电子对互斥理论判断 教材的“拓展视野”中介绍了价层电子对互斥理论，根据该理论能够比较容易而准确地判断 ABm型共价分子或离子的空间构型和中心原子杂化轨道类型。中心原子的价电子对数与价电子对的几何分布、中心原子杂化轨道类型的对应关系如下表（价电子对数＞4的，高中阶段不作要求）。 运用该理论的关键是能准确计算出中心原子的价电子对数，其计算方法是： 1、n＝［中心原子（A）的价电子数＋配位原子（B）提供的价电子数×m］÷2。 2、对于主族元素，中心原子（A）的价电子数＝最外层电子数；配位原子中卤族原子、氢原子提供 1个价电子，氧族元素的原子按不提供电子计算；离子在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电
二、判断分子构型——价层电子对互斥理论（VSEPR） 现代化学的重要基础之一是分子（包括带电荷的离子）的立体结构。实验测出，SO3分子是呈平面结构的，O—S—O的夹角等于120o，而SO32－离子却是呈三角锥体，硫是锥顶，三个氧原子是三个锥角，象一架撑开的照相用的三角架。又例如SO2的三个原子不在一条直线上，而CO2却是直线分子等等。价层电子对互斥理论用以预测简单分子或离子的立体结构，我们不难学会用这种理论来预测和理解分子或离子的立体结构，并用来进一步确定分子或离子的结构。 价层电子对互斥理论认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。所谓价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。这样也就决定了分子的空间结构。也正因此，我们才可以用价层电子对很方便地判断分子的空间结构。例如：甲烷分子（CH4），中心原子为碳原子，碳有4个价电子，4个氢原子各有一个电子，这样在中心原子周围有8个电子，4个电子对，所以这4个电子对互相排斥，为了使排斥力最小，分子最稳定，它们只能按正四面体的方式排布。这样就决定了CH4的正四面体结构。 利用VSEPR推断分子或离子的空间构型的具体步骤如下： ①确定中心原子A价层电子对数目。中心原子A的价电子数与配位体X提供共用的电子数之和的一半，就是中心原子A价层电子对的数目。例如BF3分子，B原子有3个价电子，三个F原子各提供一个电子，共6个电子，所以B 原子价层电子对数为3。计算时注意：(ⅰ)氧族元素（ⅥA族）原子作为配位原子时，可认为不提供电子（如氧原子有6个价电子，作为配位原子时，可认为它从中心原子接受一对电子达到8电子结构），但作为中心原子时，认为它提供所有的6个价电子。(ⅱ)如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO43－离子中P原子的价层电子数应加上3，而NH4＋离子中N原子的价层电子数则应减去1。(ⅲ)如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。如NO2分子中N原子有5个价电子，O原子不提供电子。因此中心原子N价层电子总数为5，当作3对电子看待。 ②确定价层电子对的空间构型。由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示：
中心原子杂化类型的判断 1、根据价层电子对理论来判断 根据价层电子对互斥理论来判断中心原子的成键电子对数，再根据中心原子成键电子对数来确定中心原子的杂化类型。没有孤对电子对的叫着等性杂化，有孤对电子对的叫着不等性杂化。 ABm型分子 2 m ? + =配位原子提供的电子数 中心原子的价电子数 中心原子价电子对数 原则：①A的价电子数=主族序数； ②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电子, 规定氧与硫不提供价电子； ③正离子应减去电荷数，负离子应加上电荷数。 n=2 直线形 n=3 平面三角形 n=4 四面体 中心原子孤对电子对数=中心原子价电子对数－配位原子的个数 再根据价层电子对互斥理论判断出空间构型，确定是什么样的空间构型，根据空间构型找到对应的杂化类型与之匹配，这样就确定了中心原子的杂化类型。 2、根据中心原子σ键数和孤对电子对数逆向判断 常见的物质中，我们能够比较容易判断出中心原子有多少个σ键和孤对电子对数，逆向推出中心原子的价电子对数，判断出杂化类型。 例1：判断乙酸中和中心原子的杂化类型 3、根据等电子原理判断 等电子原理即具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。这里的结构特征包括中心原子的杂化轨道类型分子的空间结构等，因此我们可以根据一些熟悉的分子的杂化轨道类型来判断与它互为等电子体的不熟悉的分子的杂化轨道类型。 例2、指出N2O分子的空间构形和杂化轨道类型 例3、指出CNO－分子的空间构形和杂化轨道类型
4、根据结构代换判断 有机化学中的取代反应是指有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应根据取代反应机理发生取代后其中心原子的结构和成键方式都应该不变。由此启发：对于一些复杂的分子，我们可以将其中的某些原子团代换成原子变成简单熟悉的分子根据这个分子的空间构型和杂化轨道类型来判断原来的分子的空间构型和杂化轨道类型。 例如CH3OH等醇类都可以看作代换中的R－因为H2O 中H原子为sp3杂化，所以CH3OH中的O原子也为sp3杂化，H2N－NH2可以看作H2N－代换了NH3中的H因为NH3中N原子为sp3杂化所以H2N－NH2中的N原子也为sp3杂化
第一单元分子构型与物质的性质 第1课时分子的空间构型目标与素养：1.能准确判断共价分子中中心原子的杂化轨道类型，能用杂化轨道理论和价层电子对理论判断分子的空间构型。(宏观辨识与微观辨析)2.利用“等电子原理”推测分子或离子中中心原子的杂化轨道类型及空间构型。(证据推理与模型认知) 一、杂化轨道理论与分子的空间构型 1．sp3杂化与CH4分子的空间构型 (1)杂化轨道的形成 碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。 (2)sp3杂化轨道的空间指向 碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。 (3)共价键的形成 碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。 (4)CH4分子的空间构型 CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是109.5°。
(1)杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同，但形状不同。 (2)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。 (3)杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 (4)未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。 2．sp2杂化与BF3分子的空间构型 (1)sp2杂化轨道的形成 硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。 (2)sp2杂化轨道的空间指向 硼原子的3个sp2杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。 (3)共价键的形成 硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。 (4)BF3分子的空间构型 BF3分子的空间构型为平面三角形，键角为120°。 3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型 (1)杂化轨道的形成 Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。 (2)sp杂化轨道的空间指向 两个sp杂化轨道呈直线形，其夹角为180°。
电子排布式杂化轨道理论判断分子空间构型练习题 一、单选题 1.下列不属于共价键成键因素的是( ) A.共用电子对在两原子核之间高概率出现 B.共用的电子必须配对 C.成键后体系能量降低,趋于稳定 D.两原子体积大小要适中 2.关于CS 2、SO 2、NH 3三种物质的说法中正确的是( ) A.CS 2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子 B.SO 2和NH 3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子 C.CS 2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低 D.NH 3在水中溶解度很大只是由于NH 3分子有极性 3.下列说法正确的是( ) A.若把H 2S 分子写成H 3S 分子,违背了共价键的饱和性 B.H 3O +的存在说明共价键不具有饱和性 C.所有共价键都有方向性 D.两个原子轨道发生重叠后,电子仅存在于两核之间 4.374℃、22.1MPa 以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H +和OH -，由此可知超临界水（ ） A.显中性，pH 等于7 B.表现出非极性溶剂的特性 C.显酸性，pH 小于7 D.表现出极性溶剂的特性 5.某物质的实验式为43PtCl 2NH ?,其水溶液不导电,加入3AgNO 溶液也不产生沉淀,以强碱处理并没有3NH 放出,则关于此化合物的说法中正确的是( ) A. 配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6 B. 该配合物可能是平面正方形结构 C. -Cl 和3NH 分子均与4+Pt 配位 D. 配合物中-Cl 与4+Pt 配位,而3NH 分子不配位 6.下列说法中正确的是( ) A.NO 2、SO 2、BF 3、NCl 3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构 B.P 4和CH 4都是正四面体形分子且键角都为109°28′ C.4NH +的电子式为 ,离子呈平面正方形结构 D.NH 3分子中有一对未成键的孤对电子,它对成键电子的排斥作用较强
如何判断分子的杂化类型 直线型sp杂化A-B-A 如CO2 sp CO CO2, CS2,N2O, C2H2 BeCl2 ,B e H2,Ag(NH3)2+, Cu(NH3)2+ Cu (CN)2-sp2 BF3, NO3- BBr3 SO3,SO2, NO2 O3, 平面三角型SP2杂化如BCl3 V型Sp3不等性杂化如H2O 三角锥型SP3不等性杂化如NH3 正四面体型SP3杂化如CH4 sp3 CH4, CCl4, NH4+, SO42-, SiX4 SiH4 NH3 , PH3 NF3 ,PX3 ,ClO3- , H2O ,H2S ,OF2 , Cl2O ZnCl42- FeCl4- Zn(CN)42- sp3d PF5 , PCl5, SF4, TeCl4, ICl4+ ClF3, BrF3 XeF2, ICl2-, I3- 三角双锥型SP3d杂化如PCl5 正八面体型SP3d2杂化如常见的六氟化物
8．杂化与分子构型的关系： 杂化类型sp sp2sp3d2sp3或sp3d2 等性等性不等性等性不等性不等性等性不等性 分子形状直线形Δ形V形正四面体三角锥角形 参加杂化的 轨道数目 2 3 3 4 4 4 6 6 杂化轨道中 孤电子对数目0 0 1 0 1 2 杂化轨道的 几何图形直线形正Δ形Δ正四面体四面体四面体八面体 键角180°120°109°28，180°90° 例C2H2C2H4 SO2CH4NH3H2O [Cu(H2O)6]2+ 判断物质的杂化类型，空间结构 首先可以根据经验判断，先记住几种杂化的典型物质，再将给出的物质和他们相互比较一下，一般同族的而且化学式类似，杂化类型相同。 eg：判断下列分子的杂化类型并判断分子的空间构型及是否具有极性 H2S，PH3，NF3，CCl4, 解：（1）H2S，中心原子是S，我们学过H2O是SP3不等性杂化，V字型，具有极性，O和S是同族元素，而且H2S和H2O分子式非常类似，所以H2S也是SP3不等性杂化，V字型，具有极性。 （2）PH3，中心原子是P，我们学过NH3是不等性杂化，三角锥型，具有极性，N和P是同族元素，而且NH3和PH3PH3也是SP3不等性杂化，三角锥型，具有极性。 （3）CCl4，中心原子C，我们学过CH4，为SP3等性杂化，正四面体，非极性分子，CCL4和CH4分子式非常相似，所以CCl4也为SP3等性杂化，正四面体，非极性分子。如果C相连接的四个原子不完全相同，C依然是SP3等性杂化但空间构型为四面体，极性分子。 （4）NF3，也是SP3不等性杂化，三角锥，极性分子。
学习资料 二、判断分子构型——价层电子对互斥理论（VSEPR） 现代化学的重要基础之一是分子（包括带电荷的离子）的立体结构。实验测出，SO3分子是呈平面结构的，O—S—O的夹角等于120o，而SO32－离子却是呈三角锥体，硫是锥顶，三个氧原子是三个锥角，象一架撑开的照相用的三角架。又例如SO2的三个原子不在一条直线上，而CO2却是直线分子等等。价层电子对互斥理论用以预测简单分子或离子的立体结构，我们不难学会用这种理论来预测和理解分子或离子的立体结构，并用来进一步确定分子或离子的结构。 价层电子对互斥理论认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。所谓价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。这样也就决定了分子的空间结构。也正因此，我们才可以用价层电子对很方便地判断分子的空间结构。例如：甲烷分子（CH4），中心原子为碳原子，碳有4个价电子，4个氢原子各有一个电子，这样在中心原子周围有8个电子，4个电子对，所以这4个电子对互相排斥，为了使排斥力最小，分子最稳定，它们只能按正四面体的方式排布。这样就决定了CH4的正四面体结构。 利用VSEPR推断分子或离子的空间构型的具体步骤如下： ①确定中心原子A价层电子对数目。中心原子A的价电子数与配位体X提供共用的电子数之和的一半，就是中心原子A价层电子对的数目。例如BF3分子，B原子有3个价电子，三个F原子各提供一个电子，共6个电子，所以B 原子价层电子对数为3。计算时注意：(ⅰ)氧族元素（ⅥA族）原子作为配位原子时，可认为不提供电子（如氧原子有6个价电子，作为配位原子时，可认为它从中心原子接受一对电子达到8电子结构），但作为中心原子时，认为它提供所有的6个价电子。(ⅱ)如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO43－离子中P原子的价层电子数应加上3，而NH4＋离子中N原子的价层电子数则应减去1。(ⅲ)如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。如NO2分子中N原子有5个价电子，O原子不提供电子。因此中心原子N价层电子总数为5，当作3对电子看待。 ②确定价层电子对的空间构型。由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示： 仅供学习与参考
如何判断分子的杂化类型直线型sp杂化A-B-A 如CO2 sp CO CO 2, CS 2 ,N 2 O, C 2 H 2 BeCl 2 ,B e H 2 ,Ag(NH 3 ) 2 +, Cu(NH3) 2 + Cu (CN) 2 - sp2 BF 3, NO 3 - BBr 3 SO 3,SO 2 , NO 2 O 3 , 平面三角型SP2杂化如BCl3 V型Sp3不等性杂化如H2O 三角锥型SP3不等性杂化如NH3正四面体型SP3杂化如CH4 sp3 CH 4, CCl 4 , NH 4 +, SO 4 2-, SiX 4 SiH 4 NH 3 , PH 3 NF 3 ,PX 3 ,ClO 3 - , H 2O ,H 2 S ,OF 2 , Cl 2 O ZnCl 42- FeCl 4 - Zn(CN) 4 2- sp3d PF 5 , PCl 5 , SF 4, TeCl 4 , ICl 4 + ClF 3, BrF 3 XeF 2, ICl 2 -, I 3 - 三角双锥型SP3d杂化如PCl5 正八面体型SP3d2杂化如常见的六氟化物 常用软件课程设计
8．杂化与分子构型的关系： 杂化类型sp sp2sp3d2sp3或sp3d2 等性等性不等性等性不等性不等性等性不等性 分子形状直线形Δ形V形正四面体三角锥角形 参加杂化的 轨道数目 2 3 3 4 4 4 6 6 杂化轨道中 孤电子对数目0 0 1 0 1 2 杂化轨道的 几何图形直线形正Δ形Δ正四面体四面体四面体八面体 键角180°120°109°28，180°90° 例C2H2C2H4 SO2CH4NH3H2O [Cu(H2O)6]2+ 判断物质的杂化类型，空间结构 首先可以根据经验判断，先记住几种杂化的典型物质，再将给出的物质和他们相互比较一下，一般同族的而且化学式类似，杂化类型相同。 eg：判断下列分子的杂化类型并判断分子的空间构型及是否具有极性 H 2S，PH 3 ，NF 3 ，CCl 4 , 解：（1）H 2S，中心原子是S，我们学过H 2 O是SP3不等性杂化，V字型，具有极性，O和S是同族元素，而 且H 2S和H 2 O分子式非常类似，所以H 2 S也是SP3不等性杂化，V字型，具有极性。 （2）PH 3 ，中心原子是P，我们学过NH 3 是不等性杂化，三角锥型，具有极性，N和P是同族元素， 而且NH 3和PH 3 分子式非常类似，所以PH 3 也是SP3不等性杂化，三角锥型，具有极性。 （3）CCl 4 ，中心原子C，我们学过CH 4 ，为SP3等性杂化，正四面体，非极性分子，CCL 4 和CH 4 分子 式非常相似，所以CCl 4 也为SP3等性杂化，正四面体，非极性分子。如果C相连接的四个原子不完全相同， 常用软件课程设计
中心原子杂化轨道类型的判断方法 徐长明（湖北省十堰市房县第三中学442100） 摘要：杂化轨道理论能解释大多数分子的几何构型及价键结构。在使用该理论时，首先必须确定中心原子的杂化类型，在未知分子构型的情况下，判断中心原子杂化轨道类型有时比较 困难，成为教学难点。 关键词：杂化轨道理论；价层电子对互斥理论；等电子原理 高中化学选修模块《物质结构与性质》（人教版）中介绍了杂化轨道理论，这一重要理论能解释大多数分子几何构型及价键结构。在使用该理论时，首先必须确定中心原子的杂化形式，在未知分子构型的情况下，判断中心原子杂化轨道类型有时比较困难，成为教学难点。下面总结几种高中阶段判断中心原子杂化轨道类型的方法。 一、根据价层电子对互斥理论判断 教材中介绍了价层电子对互斥理论，根据该理论能够比较容易而准确地判断AB m型共价化合物分子或离子的空间构型和中心原子杂化轨道类型。中心原子的价电子对数与价电子对的几何分布、中心原子杂化 轨道类型的对应关系如下表（价电子对数＞4 的，高中阶段不作要求）。 运用该理论的关键是能准确计算出中心原子的价 电子对数，其计算方法是： 1．价电子对数n ＝σ键的电子对和中心原子上的孤电子对，中心原子上的孤电子对数=1/2(a-xb) 2.σ键的电子对可由分子式确定。例如，H20中0有2对σ键电子对；NH3中N有3对σ键电子对 3．式中a为中心原子的价电子数对于主族元素，中心原子（A）的价电子数＝最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1 ，其他原子等于“8-该原子的价电子数”。离子在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数（绝对值） 4．杂化轨道由形成σ键的电子对和孤电子对占据，因此分子或离子的空间构型为杂化轨道构型去掉孤电子对后剩余的形状。 例如：指出下列分子或离子的中心原子的杂化轨道类型，并预测它们的空间构型： ⑴BeCl2 ⑵SO3 ⑶NH4＋ 解析：⑴是AB2型分子，BeCl2 的价电子对数 n＝1／2（2-2×1）+2=2，Be 采用sp 杂化，无孤电子对，故分子呈直线型； ⑵是AB3型分子，SO3的价电子对数n＝1／2（6-3×2）+3＝3，S 采用sp2杂化，无孤电子对，故分子呈平面三角形 ⑶是AB4 型离子，NH4＋的价电子对数n＝1／2（5-1-4×1）+4＝4，N 采用sp3杂化，无孤电子对，故分子呈正四面体 二、根据分子的空间构型判断
判断分子空间几何构型的简单方法 电子对数目成键电子对 数目孤电子对数 目 分子的空间 构型 实例 2 2 0 直线型二氧化碳 3 3 0 三角形三氟化硼 2 1 V型二溴化锌4 4 0 四面体甲烷 3 1 三角锥氨气 2 2 V型水 5 5 0 三角双锥五氯化磷 4 1 变形四面体四氟化硫 3 2 T型三氟化溴 2 3 直线型二氟化氙6 6 0 八面体六氟化硫 5 1 四角锥五氟化碘 4 2 正方形四氟化氙以下用G表示电子对数目，V表示分子中所有原子最外层电子数的和，n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数，m表示孤电子对数目，r表示配
位原子中氢原子的个数。 当配位原子中没有氢原子且V≥16时：V=8n＋2m，G=m＋n 例：CO2分子构型的判断 V=4＋6×2=8n＋2m，这里n=2，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋2=2，所以CO2的分子构型为直线型 BF3分子构型的判断 V=3＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋3=3，所以BF3的分子构型为三角形 PCl5分子构型的判断 V=5＋7×5=8n＋2m，这里n=5，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋5=5，所以PCl5的分子构型为三角双锥 SF4分子构型的判断 V=6＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=1, ∴G=m＋n=1＋4=5，所以SF4的分子构型为变形四面体 BrF3分子构型的判断 V=7＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=2, ∴G=m＋n=2＋3=5，所以BrF3的分子构型为T型 SF6分子构型的判断 V=6＋7×6=8n＋2m，这里n=6，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋6=6，所以SF6的分子构型为八面体 XeF4分子构型的判断
一、等电子体的判断 等电子体的判断一般可采取以下几种方法： 1、同族元素互换法 即将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。如： （1）CCl4的等电子体确定： 换IVA族元素有SiCl4、GeCl4等； 换VIIA族元素有CF4、CBr4 、CI4、CFCl3、……； 同时换可有SiF4、SiFCl3、……。 （2）CO2的等电子体确定： 可将O原子换为S原子得COS、CS2， 注意不能将C原子换为Si原子，因为CO2和SiO2的结构不同（前者为分子晶体，后者为原子晶体）。 同理，不能将BeCl2的等电子体确定为MgCl2或BeF2（后两种为离子晶体）。 （3）SO42－的等电子体确定：将一个O原子换为S原子得S2O32－； NO3－的等电子体可确定为PO3－。 （4）对于原子晶体类也可作类似推导：金刚石Cn与晶体硅Sin互为等电子体。 2、价电子迁移法 （1）CO2的等电子体确定，（由此也可以看出N2与CO互为等电子体）得N2O；另一个等电子体BeCl2。 同样可以判断：金刚石C2n与晶体硅Si2n的等电子体还可以为金刚砂(SiC)n、GaAs、AlP等；石墨C2n与白石墨(BN)n互为等电子体；无机苯B3N3H6与有机苯C6H6互为等电子体。 （2）离子之间的等电子体也可以推导：与N3－的等电子体查找方法，可将2个N原子换为1个C原子和一个O原子可得CNO－。 3、电子—电荷互换法 即将既定粒子中的某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷。这种方法可实现分子与离子的互判。如： CN－的等电子体查找可用N原子1个电子换作1个负电荷，则N原子换为C原子，离子带2个负电荷，其等电子体即为C22－；反之，将CN－的电荷转化为1个电子，该电子给C原子，即得N2，若给N原子即得CO。同样可判断HNO3的等电子体为HCO3－；ICl4－与XeCl4互为等电子体。例题1、（徐州三检）与CNO－互为等电子体的分子、离子化学式依次为、（各写一种）。 分析：就与CNO－互为等电子体的分子而言，首先需将这1个电荷转化为1个价电子，这个价电子给C变为N得N2O，给N变为O则得CO2（也可直接看作将N2O中2个N原子进行价电子转移换为C、O从而得CO2，再由CO2进行价电子转移或同族元素互换可得COS、CS2、BeCl2等。若进行离子查找，除前面判断出的N3－外，利用同族元素互换可得CNS－；利用电子—电荷互换可得NO2+和CN22－。 答案：N2O或CO2或COS或CS2或BeCl2；N3－或CNS－或NO2+或CN22－。 例2、（1）（江苏高考）根据等电子原理，写出CO分子的结构式； （2）（南通二检）写出NO2+离子的电子式。 分析：CO分子的结构式、NO2+离子的电子式中学中并不作已有知识要求，直接作答难度大，但在题给信息提示下，可以利用等电子原理，先找出我们熟知结构的等电子体：CO与N2互为等电子体，NO2+与CO2互为等电子体，等电子体的结构相同，参照熟悉的N2的结构式、CO2的电子式便可轻松作答。 答案：C≡O；
电离能与电负性变化 同周期（左右）同主族（上下） 原子结构核电荷数逐渐增大增大 能层（电子层）数相同增多 原子半径逐渐减小逐渐增大 元素性质化合价最高正价由+1+7负价 数=（8—族序数） 最高正价和负价数均相同，最高 正价数=族序数 元素的金属性和非 金属性 金属性逐渐减弱，非金属性 逐渐增强 金属性逐渐增强，非金属性逐渐 减弱 第一电离能呈增大趋势（注意反常点： ⅡA族和ⅢA族、ⅤA族和 ⅥA族） 逐渐减小 电负性逐渐增大逐渐减小 3.元素电离能和元素电负性 第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。 (1).原子核外电子排布的周期性. 随着原子序数的增加,元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化:每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化. (2).元素第一电离能的周期性变化. 随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化: ★同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小； ★同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势. 说明： ①同周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势。电子亚层结构为全满、半满时较相邻元素要大即第ⅡA 族、第ⅤA 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。Be、N、Mg、P ②.元素第一电离能的运用： a.电离能是原子核外电子分层排布的实验验证. b.用来比较元素的金属性的强弱. I1越小，金属性越强，表征原子失电子能力强弱. (3).元素电负性的周期性变化. 元素的电负性：元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。 随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大；同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势. 电负性的运用: a.确定元素类型(一般>1.8，非金属元素；<1.8，金属元素). b.确定化学键类型(两元素电负性差值>1.7，离子键；<1.7，共价键). c.判断元素价态正负（电负性大的为负价，小的为正价）. d.电负性是判断金属性和非金属性强弱的重要参数（表征原子得电子能力强弱）. 例8.下列各组元素，按原子半径依次减小，元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是A．K、Na、Li B．N、O、C C．Cl、S、P D．Al、Mg、Na
空间构型步骤 价层电子对理论(VSEPR theory)预测分子空间构型步骤为： 1.确定中心原子中价层电子对数 中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和减去离子带电荷数除以2 即[价电子对数=1/2(中心原子的价电子数+配位原子提供的σ电子数-离子电荷代数值）]，即为中心原子的价层电子对数。 规定：(1)作为配体，卤素原子和H 原子提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子； (2)作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算； (3)对于复杂离子，在计算价层电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数 (4)计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作1对电子处理。(5) 双键、叁键等多重键作为1对电子看待。 2．判断分子的空间构型 根据中心原子的价层电子对数，从表中找出相应的价层电子对构型后，再根据价层电子对中的孤对电子数，确定电子对的排布方式和分子的空间构型。 电子对数电子对空间排 布 孤电子对数分子类型分子形状（分子空间构型）实例 2 直线0 AB2 直线BeCl2 3 平面三角形0 AB3 平面三角形BF3 1 . . :AB2 V型SnCl2 4 正四面体0 AB4 正四面体CH4 1 :AB3 三角锥NH3 2 . . :AB2 V型H2O 5 三角双锥0 AB5 三角双锥PCL5 1 :AB4 变形四面体TeCl4 2 . . :AB3 T型ClF3 3 . . :AB2 . . 直线I3- 6 正八面体0 AB6 正八面体SF6 1 :AB5 四方锥IF5 2 . . :AB4 平面正方形ICl4 实例分析:试判断PCl5 离子的空间构型。 解：P离子的正电荷数为5，中心原子P有5个价电子，Cl原子各提供1个电子，所以P原子的价层电子对数为（5+5-0）/2 = 5，其排布方式为三角双锥。因价层电子对中无孤对电子，所以PCl5 为三角双锥构型。实例分析：试判断H2O分子的空间构型。解：O是H2O分子的中心原子，它有6个价电子，与O化合的2个H原子各提供1个电子，所以O原子价层电子对数为（6+2）/2 = 4，其排布方式为四面体，因价层电子对中有2对
杂化轨道类型判断 摘要 1、杂化轨道类型与什么有关 2、杂化轨道类型判断方法有哪些 3、解析杂化轨道类型的判断方法。 关键词 杂化轨道、价层电子对数、数轴法、中心原子 正文 1、 在无机化学中, 准确地预测和判断共价多原子分子或离子的中心原子轨道杂化类型是确定分子或离子空间构型、原子间成键情况及有关性质的前提. 由于原子结合成分子的复杂性和多样性, 即使同一元素的原子在不同分子或离子中做中心原子时, 往往也采用不同的杂化类型( 例如价电子结构为2s2p的C 原子做中心原子时, 在CH中呈sp杂化,CO中呈sp杂化, 而在CO中则呈sp 杂化) . 中心原子轨道杂化类型的预测和分析,需在列出中心原子价电子结构的基础上, 充分考虑与其键合原子的结构、数目及可能出现复键的形式, 分析中心原子价电子是否需要激发, 是否需要预留纯粹的部分轨道形成π键或大π键, 以及中心原子在轨道杂化后是否含孤对电子及其数目等诸多不确定因素, 采用试探的方法进行分析和确定杂化类型. 一般在预知分子空间构型的前提下, 中心原子轨道杂化类型较易确定, 但对不知空间构型且结构比较复杂的分子或离子, 中心原子轨道杂化类型的确定就比较困难。现在也有简单判断杂化轨道类型的说法：中心原子通过杂化轨道与成键原子的价层轨道形成共价键的时候, 为了保证分子的稳定性最强, 杂化轨道间也必须采取夹角最大、斥力最小的分布. 所以, 成键时中心原子杂化轨道中填充的必定是σ键电子对和孤电子对, 而不可能是π键电子, π键电子只能填充在非杂化轨道中. 2、价层电子对数判断法，中心原子成键数目判断法，数轴法判断法，不饱和度判断法（不 要求） 3、 （一）价层电子对数判断中心原子的杂化轨道类型 不需要预知共价多原子分子或离子的空间构型, 只要简单的计算出其价层电子对数, 即可预测中心原子轨道可能的杂化类型, 然后再根据其原子轨道上电子的具体排布等进一步确定杂化情况( 杂化轨道中无孤电子对存在的为等性杂化, 有孤电子对存在的为不等性杂化) . 如SF的中心原子S 的价电子数为6, 键合原子F 各提供1 个成键电子, 价电子对数= ( 6+ 1×6) / 2= 6, 则S 应发生spd杂化; AsO中心原子As 的价电子数为5, 原子O 属氧族, 可认为不提供电子, 离子带3 个负电荷, 价电子对数= ( 5+3) / 2= 4, 则As 应发生sp杂化; COCl中心原子C 的价电子数为4, 键合原子O 属氧族,可认为不提供电子, 每个Cl 提供一个成键电子, 价电子对数= ( 4+ 1×2) / 2= 3, 则C 应发生sp杂化; XeOF中心原子Xe 的价电子数为8, 键合原子O 可认为不提供电子, F 各提供一个成键电子, 价电子对数= ( 8+ 1×4) / 2= 6, 则Xe 应发生spd杂化( 键合原子数少于价电子对数存在孤电子对, 因而为不等性杂化) . （二）、中心原子的成键数目判断杂化轨道类型 设H为中心原子的杂化轨道数，S为端基与中心原子形成σ键的数目，m为孤电子对，n为配位
判断分子空间几何构型的简单方法 以下用G表示电子对数目,V表示分子中所有原子最外层电子数的与,n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数,m表示孤电子对数目,r表示配位原子中氢原子的个数。 当配位原子中没有氢原子且V≥16时:V=8n＋2m,G=m＋n 例:CO2分子构型的判断
V=4＋6×2=8n＋2m,这里n=2,∴m=0, ∴G=m＋n=0＋2=2,所以CO2的分子构型为直线型 BF3分子构型的判断 V=3＋7×3=8n＋2m,这里n=3,∴m=0, ∴G=m＋n=0＋3=3,所以BF3的分子构型为三角形 PCl5分子构型的判断 V=5＋7×5=8n＋2m,这里n=5,∴m=0, ∴G=m＋n=0＋5=5,所以PCl5的分子构型为三角双锥 SF4分子构型的判断 V=6＋7×4=8n＋2m,这里n=4,∴m=1, ∴G=m＋n=1＋4=5,所以SF4的分子构型为变形四面体 BrF3分子构型的判断 V=7＋7×3=8n＋2m,这里n=3,∴m=2, ∴G=m＋n=2＋3=5,所以BrF3的分子构型为T型 SF6分子构型的判断 V=6＋7×6=8n＋2m,这里n=6,∴m=0, ∴G=m＋n=0＋6=6,所以SF6的分子构型为八面体 XeF4分子构型的判断 V=8＋7×4=8n＋2m,这里n=4,∴m=2, ∴G=m＋n=2＋4=6,所以XeF4的分子构型为正方形 当配位原子中有氢原子且V＜16时:V=2r＋8n＋2m, G=m＋n＋r。
例:CH4分子构型的判断 V=4＋1×4=2r＋8n＋2m,这里r=4,n=0,∴m=0, ∴G=m＋n＋r=0＋0＋4=4,所以CH4的分子构型为四面体NH3分子构型的判断 V=5＋1×3=2r＋8n＋2m,这里r=3,n=0,∴m=1, ∴G=m＋n＋r=1＋0＋3=4,所以NH3的分子构型为三角锥 H2O分子构型的判断 V=6＋1×2=2r＋8n＋2m,这里r=2,n=0,∴m=2, ∴G=m＋n＋r=2＋0＋2=4,所以H2O的分子构型为V型 HClO分子构型的判断 V=1＋7＋6=2r＋8n＋2m,这里r=1,n=1,∴m=2, ∴G=m＋n＋r=2＋1＋1=4,所以HClO的分子构型为V型HNO分子构型的判断 V=1＋5＋6=2r＋8n＋2m,这里r=1,n=1,∴m=1, ∴G=m＋n＋r=1＋1＋1=3,所以HNO的分子构型为V型 HCN分子构型的判断 V=1＋4＋5=2r＋8n＋2m,这里r=1,n=1,∴m=0, ∴G=m＋n＋r=0＋1＋1=2,所以HCN的分子构型为直线型 注:以上所介绍的方法只有当V为偶数时才适用,当V为奇数时,只需将V与G瞧成比它们大1的偶数即可！
等电子体与杂化类型的判断方法归纳 一、等电子体的判断 等电子体的判断一般可采取以下几种方法： 1、同族元素互换法 即将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。如： （1）CCl4的等电子体确定： 换IV A族元素有SiCl4、GeCl4等； 换VIIA族元素有CF4、CBr4 、CI4、CFCl3、……； 同时换可有SiF4、SiFCl3、……。 （2）CO2的等电子体确定： 可将O原子换为S原子得COS、CS2， 注意不能将C原子换为Si原子，因为CO2和SiO2的结构不同（前者为分子晶体，后者为原子晶体）。 同理，不能将BeCl2的等电子体确定为MgCl2或BeF2（后两种为离子晶体）。 （3）SO42－的等电子体确定：将一个O原子换为S原子得S2O32－； NO3－的等电子体可确定为PO3－。 （4）对于原子晶体类也可作类似推导：金刚石Cn与晶体硅Sin互为等电子体。 2、价电子迁移法 （1）CO2的等电子体确定，（由此也可以看出N2与CO互为等电子体）得N2O；另一个等电子体BeCl2。 同样可以判断：金刚石C2n与晶体硅Si2n的等电子体还可以为金刚砂(SiC)n、GaAs、AlP 等；石墨C2n与白石墨(BN)n互为等电子体；无机苯B3N3H6与有机苯C6H6互为等电子体。（2）离子之间的等电子体也可以推导：与N3－的等电子体查找方法，可将2个N原子换为1个C原子和一个O原子可得CNO－。 3、电子—电荷互换法 即将既定粒子中的某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷。这种方法可实现分子与离子的互判。如： CN－的等电子体查找可用N原子1个电子换作1个负电荷，则N原子换为C原子，离子带2个负电荷，其等电子体即为C22－；反之，将CN－的电荷转化为1个电子，该电子给C原子，即得N2，若给N原子即得CO。同样可判断HNO3的等电子体为HCO3－；ICl4－与XeCl4互为等电子体。