判断原子杂化模式的五种方法_原子论文

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一、根据分子的立体构型及键角进行判断

根据课本杂化轨道理论可知,原子轨道采取杂化后空间立体构型为正四面体型,键角为109.5°,而原子轨道采取杂化后空间立体构型为平面三角形,键角为120°,若原子轨道采取sp杂化后空间立体构型为直线形,键角为180°。

例1 下列分子中,中心原子以sp杂化的是()。

二、根据化学式或空间构型,用价层电子对理论进行判断

为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了已知分子的空间构型的基础上,提出一种简单的理论模型——价层电子对互斥(VSEPR)模型,其理论依据是:分子中的价电子对(包括成键电子对和孤对电子)由于相互排斥作用,而取向彼此远离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间构型。对于型分子(A是中心原子,B是配位原子,m>1),分子中的价电子对数可以用下式计算:

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

1.杂化轨道的数目即等于价层电子对数目n,而杂化轨道数n=1个s轨道+a个p轨道,从而可以很快确定出分子的杂化方式为(通常情况,n≤4,因此a可能为1、2、3,对于有d轨道参与杂化的不作讨论)。

2.杂化轨道构型分别为:sp—直线形,—平面三角形,—正四面体型。

3.中心原子孤电子对数=m-n。

4.1个孤电子对占据1个杂化轨道,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。

具体判断如下:

(1)对于主族元素,中心原子价电子数=最外层电子数,配位原子按提供的电子数计算。

(2)O、S作为配位原子时按不提供价电子计算,作中心原子时价电子数为6。

(3)离子的价电子对数计算时,要加上或减去所带的电荷数。

例3 现有两种活性反应中间体微粒,它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型(如图1所示),写出相应的化学式。

图1

三、根据物质的结构,用价键数和孤电子对数联合进行判断

因为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,且杂化轨道都用来形成σ键,所以我们可以得到如下结论:中心原子的价层电子对数=杂化轨道数=σ键数+孤电子对数,据此可以反过来判断杂化方式。

例4 指出以下分子中标出原子的杂化方式:

四、根据已知物质的杂化方式,运用等电子原理进行判断

1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。据此可以根据一些常见微粒的杂化方式来判断不熟悉微粒的杂化方式。

五、根据已知物质的杂化方式,用代换法进行判断

例6 过氧化氢的分子结构如图2所示:2个氧原子与1个氢原子共平面,二平面之间的夹角是94°,H-O键与O-O键之间的夹角是96°52′,则过氧化氢是——(填“极性”或“非极性”)分子,在该分子中,氧原子的轨道杂化方式是__。

图2

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