高三化学复习杂化轨道理论之轨道类型和轨道数(教师版).doc

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高三化学复习第一轮
第9讲 杂化轨道理论
之判断杂化轨道类型和计算杂化轨道数
一、ABm型杂化类型的判断
方法一：
公式: 电子对数n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
根据n值判断杂化类型一般有如下规律：
当n＝2，sp杂化；n＝3，sp2杂化；n＝4，sp3杂化；
当n＝5， sp3d杂化；n＝6，sp3d2杂化；n＝7，sp3d3杂化……
SO2：n＝(6＋0)＝3 sp2杂化 NO：n＝(5＋1)＝3　sp2杂化 NH3：n＝(5＋3)＝4 sp3杂化
注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”。
②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。
方法二：
公式：杂化轨道数＝1/2（中心原子价电子数+ 配原子数－π键数±电荷数）
例1：SO2 (6+2-2)/2=3 sp2杂化（S的价电子数6；配原子为2个氧原子，氧为二价，所以硫与氧间为双键，其一为π键，共二个π键）
例2：SO3 (6+3-3)/2=3 sp2杂化（解析同上，下同）
例3：SO32－ (6+3-3+2)/2=4 sp3杂化（SO32－带二个单位负电荷）
例4：SO42－ (6+4-4+2)/2=4 sp3杂化
例5：CN－ (4+1-2+1)/2=2 sp杂化（氮元素为三价，碳氮间为叁键，其中有二个π键）
例6：NH4+ (5+4-1)/2=4 sp3杂化
例7：ClO3－ (7+3-3+1)/2=4 sp3杂化
例8：PO33－ (5+3-3+3)/2=4 sp3杂化
例9：PO43－ (5+4-4+3)/2=4 sp3杂化
例10：H－N＝N－H (5+2-1)/2=3 sp2杂化。
注意：当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”。
练习：
（1）sp杂化：BeCl2、CO2；
（2） sp2杂化：BF3 、HCHO(中心原子为C：(4+3-1)/2=3；
（3）sp3杂化：CH4、NH3、H2O。
方法三：因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有：
公式： 杂化轨道数=中心原子价层电子对数(孤电子对数+σ键电子对数)
 1、判断中心原子的孤电子对的数量
2．找出与中心原子相连的原子数（即形成的σ键的数量）
3．若二者相加等于2，那么中心原子采用SP杂化；若等于3，那么中心原子采用SP2杂化；若等于4，那么中心原子采用SP3杂化。
如乙烯，碳原子为中心原子，与其连接的原子数为3，同时碳的4个价电子均成键（3个σ键加1个π键），故孤对电子对数为零，所以0+3=3，采取SP2杂化；如氧化氢，氧原子为中心原子，与氧原子相连的原子数为2，同时氧剩余两对孤对电子，所以2+2=4，采用sp3杂化。
几种杂化轨道之后的分子空间形态：
（1）sp杂化：直线型，如BeCl2、CO2；（2）sp2杂化：平面三角形（等性杂化为平面正三角形），如BF3、SO3、CH2O、SnBr2、PbCl2；（3）sp3杂化：空间四面体（等性杂化为正四面体），如H2O 、NH3、PCl3、CH4、CCl4。
另外，(4)sp3d：杂化等性杂化为三角双锥结构，如PCl5；(5)sp3d2杂化：等性杂化为正八面体结构，如SF6。
说明：以上只是常见的杂化轨道类型，在配位化合物中还有更多的杂化类型。“头碰头”的方式重叠成σ键，“肩并肩”的方式重叠为π键。
价层电子对数
中心原子杂化类型
电子对的空间构型
成键电子对数
孤电子
对数
分子的
空间构型
实 例
2
sp
直线
2
0
直线
BeCl2、CO2
3
sp2
三角形
3
0
三角形
BF3、SO3
2
1
V形
SnBr2、PbCl2
4
sp3
四面体
4
0
四面体
CH4、CCl4
3
1
三角锥
NH3、PCl3
2
2
V形
H2O
结合上述信息完成下表：
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
分子结构
CO2
2+0＝2
sp
直线形
CH2O
3+0＝3
sp2
平面三角形
CH4
4+0＝4
sp3
正四面体形
SO2
2+1＝3
sp2
V形
NH3
3+1＝4
sp3
三角锥形
H2O
2+2＝4
sp3
V形
二、HmABn型中心原子杂化轨道数计算方法：（将共价分子(或离子)表示为HmABn，其中H表示氢原子，A为中心原子，B为配体。）
公式：G＝V/2－3n ，其中G表示中心原子A的杂化轨道数，V分子或离子的总价电子数（如果价电子总数为奇数，再＋1），n表示配体数
G＝2→SP杂化→直线型；G＝3→SP2杂化→平面三角型；G＝4→SP3杂化→四面体
例：计算CH4、SO2、NCl3等中心原子杂化轨道类型
① CH4　G＝8/2－3×0＝4→SP3杂化 ② SO2　G＝18/2－3×2＝3→SP2杂化 ③NCl3　G＝26/2－3×3＝4→SP3杂化④CO、CN－　G＝10/2－3×1＝2→SP杂化 ⑤NO2　G＝（17＋1）/2－3×2＝3→SP2杂化
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