再说“杂化”(PDF)
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如何判断杂化方式?
一、 什么是杂化?
在形成分子的过程中,中心原子为了让成键更稳定,会将能量相近的原子轨道(如 s 和 p 轨道)进行“重新混合”,揉成一组能量相等、方向性更强的新轨道,这就是杂化。
常见的杂化方式有三种,它们直接决定了分子的空间构型:
sp 杂化:由1个 s 轨道和1个 p 轨道混合。空间构型为直线型,键角 180°。
sp2 杂化:由1个 s 轨道和2个 p 轨道混合。空间构型为平面三角形,键角 120°。
sp3 杂化:由1个 s 轨道和3个 p 轨道混合。空间构型为正四面体型,键角 109°28'。
二、 万能判断法:价层电子对互斥理论判断杂化类型的核心在于计算价层电子对数(n)。
1. 对应关系(牢记!)
n = 2 → sp 杂化
n = 3 → sp2 杂化
n = 4 → sp3 杂化
2. 计算公式
n = σ键数 + 中心原子孤电子对数
σ键数:即与中心原子直接相连的配位原子个数(数一数周围连了几个原子就行)。
孤电子对数计算公式:孤电子对数 =1/2 (a - xb)
公式参数保姆级解释:
a(中心原子的价电子数):主族元素即为最外层电子数(如C是4,N是5,O是6)。注意: 如果是离子,阳离子要减去电荷数,阴离子要加上电荷数。
x(配位原子个数):周围连了几个原子。
b(配位原子满足八隅体需要的电子数):氢(H)和卤素(F, Cl, Br, I)取 1。氧(O)和硫(S)取 2。
三、 实战演练
示例 1:H2O(水分子)
中心原子是O,连了2个H,所以 σ键数 = 2。
计算孤电子对数:O的价电子 a = 6,H的 b = 1。
孤电子对数 =1/2(6 - 2×1) = 2。
n = 2 + 2 = 4 → sp3 杂化。(因为有2对孤电子对挤压,实际构型为V型)。
示例 2:CO2(二氧化碳)
中心原子是C,连了2个O,所以 σ键数 = 2。
计算孤电子对数:C的价电子 a = 4,O的 b = 2。
孤电子对数 = 1/2(4 - 2×2) = 0。
n = 2 + 0 = 2 → sp 杂化。。
总结: 杂化的本质是找空间。无机物套用 n = σ键数 + 孤电子对数 公式,有机物直接看双/三键数量,就能准确判断!
夜雨聆风