中心原子杂化类型的判断
时间:2014-10-15 16:20 来源:未知 作者:林飞 点击:次 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、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:
(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。

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