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中心原子杂化类型的判断

来源:未知作者:林飞 点击:所属专题: 杂化类型判断

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从考试说明中不难看出,考核要求是简单的杂化类型判断,对d轨道参与杂化的不作要求,即仅限于sp、sp 2 、sp 3 三种类型的判断,就此三种杂化类型的判断方法作如下归纳。 1、取代法 以中学常见的、熟悉的基础物质分子为原型,用其它原子或原子团取代原型分子中的部分原子

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从考试说明中不难看出,考核要求是简单的杂化类型判断,对d轨道参与杂化的不作要求,即仅限于sp、sp2、sp3三种类型的判断,就此三种杂化类型的判断方法作如下归纳。

1、取代法

以中学常见的、熟悉的基础物质分子为原型,用其它原子或原子团取代原型分子中的部分原子或原子团,得到的新分子中心原子与原型分子对应的中心原子的杂化类型相同。如:

(1)CH3CH=CH2分子中C原子的杂化类型判断,看作乙烯基取代了甲烷分子中的一个H原子,则甲基C原子为sp3杂化,也可看作甲基取代了乙烯分子中的一个H原子,故两个不饱和C原子均为sp2杂化;

(2)(CH3)3N ,看作三个甲基取代了NH3分子中的三个H原子而得,所以其分n(原子采用)sp3杂化;

(3)H2O2看作羟基取代了H2O分子中一个H原子,H2O2中O原子应为sp3杂化;

(4)B(OH)3看作三个羟基取代了BF3中的F原子,可知B(OH)3中B原子为sp2杂化。

2、价电子对数计算法

对于ABm型分子(a为中心原子,B为配位原子),分子的价电子对数可以通过下列计算确定:n=1/2(中心原子的价电子数-每个配位原子予中心原子提供的价电子数×m),配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子,氧原子和硫原子按提供2个价电子计算;若为离子,须将离子电荷计算在内:n=1/2(中心原子的价电子数-每个配位原子提供的价电子数×m±离子电荷数),阳离子取“-”,阴离子取“+”。根据价电子对数可以有以下结论:

分子

BeCl2

BF3

SiCl4

价电子对数

2

3

4

几何构型

直线型

平面三角形

正四面体

中心原子杂化类型

sp

sp2

sp3

一般来讲,计算出n值即为杂化轨道数,能直接对应中心原子的杂化类型。如:SO42的n=4,中心原子S原子为sp3杂化;NO3的n=3,中心原N原子为sp2杂化;ClO3、ClO4的n均为4,Cl原子均为sp3杂化(但离子空间构型不同,从价层电子对互斥模型看,前者为三角锥形,后者为正四面体型)。

这种方法不适用于结构模糊或复杂的分子、离子,如NO2、H2B=NH2等的中心原子杂化类型学生就很难用该法进行判断,但可以从其它途径确定。

3、等电子原理应用

等电子体具有相同的结构特征,则等电子体的中心原子的杂化类型相同。用此方法将结构模糊或复杂的分子、离子转化成熟悉的等电子体,然后进行确定。如NO2、H2B=NH2分别与CO2、CH2=CH2互为等电子体,而CO2、CH2=CH2中心原子C原子分别为sp、sp2杂化,则NO2中心原N原子为sp杂化,H2B=NH2中心原子BN原子均为sp2杂化。

4、价键直查法

从杂化轨道理论可知,原子之间成键时,未杂化轨道形成键,杂化轨道形成键,若未参与成键,剩余的必然是杂化轨道上的孤对电子。在能够明确结构式的分子、离子中心原子杂化类型分析时,可直接用下式判断:杂化轨道数n=中心原子的σ键数+中心原子的孤电子对数(多重键中只有一个σ键,其余均为π键),可方便找到中心原子的杂化类型。如:

(1)SiF4分子中Si原子轨道杂化类型分析,基态Si原子有4个价电子,与4个F原子恰好形成4个σ键,无未成键电子,n=4,则SiF4分子中Si原子采用sp3杂化;

(2)基态C原子有4个价电子,在HCHO分子中,C原子与2个H原子形成2个σ键,与O原子形成C=O双键,C=O双键中有1个σ键、1个π键,C原子无剩余价电子,n=3,则HCHO分子中C原子采用sp2杂化;

(3)三聚氰胺中有两种环境N原子,环N原子形成3个σ键,用去N原子5个价电子中的3个,余下1个孤电子对,n=4,则环N原子采用sp3杂化,环N原子形成2个σ键、1个π键,用去N原子5个价电子中的3个,余下1个孤电子对,n=3,则环N原子采用sp2杂化。

中心原子杂化类型的判断

(责任编辑:化学自习室)
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