如何判断中心原子杂化方式

洪赛君

（丹阳五中江苏丹阳212300）

如何判断中心原子杂化方式

洪赛君

（丹阳五中江苏丹阳212300）

江苏省考试说明在“物质结构与性质”课程模块提出“能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型”。因此,掌握中心原子杂化方式的判断方法是十分有用的。基于中学化学的教学要求和学生的认知水平,我们常常采用以下三种方法来确定中心原子的杂化方式。

一、利用路易斯式确定杂化方式

有机化学中我们经常使用结构式表示有机物中原子的连接方式。结构式可以看作电子式的一种简写方式,若我们将电子式改写为结构式时保留未成键电子,得到的就是路易斯式。以H2O为例：______________________________________

电子式路易斯式结构式H-O-H HH O.. ..-O.. ..H-H

路易斯式确定杂化方式的步骤为：

⑴书写物质的路易斯式；

⑵记录中心原子的σ键数目（设为m）和中心原子周围的孤电子对数目（设为n）

⑶根据m+n的值判断中心原子的杂化方式：

水分子的中心原子是氧原子,m=2,n=2,故氧原子的杂化方式为sp3。

二、利用价层电子对互斥理论确定杂化方式

《物质结构与性质》教材中简单介绍了此理论的判断方法：

（1）计算价电子对数n

（2）根据n的值判断中心原子的杂化方式：

（注：书上判断的是几何构型，两者没有本质上的差异。）

教材中计算价电子对数n的公式以及相关说明不少学生不能理解,所以,无法灵活运用。我们可以用下面公式代替：

对于ABm型分子（A是中心原子,B是配位原子）

例如,BF3中m=3,中心原子B的最外层电子数为3,配位原子F的核外电子轨道表示式可知F的单电子数为1。代入公式,则

三、利用等电子体原理确定杂化方式

等电子原理告诉我们：两个等电子体具有相似的结构特征。同理,可以推出等电子体的中心原子杂化方式也是相同的。所以,我们在识记常见物质的杂化方式的基础上灵活运用等电子体原理可以快速的确定一个原子的杂化方式。如,CN-与N2是等电子体,而N2中N采用的是sp杂化（不知道？可以用方法一呀！）。

使用等电子体原理时要善于结合替换方法,可以轻松应对比较复杂物质的杂化方式。例如（CH3）3Ga中镓原子杂化方式,我们可以用F代替甲基（因为大家都是一价基团）,则变换为GaF3,而GaF3与BF3为等电子体。

现在我们用替换法来解决2010年江苏卷21. A第3问：“乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H2C= CH—C≡N）。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_______；”我们将—CN替换为H,则丙烯腈变成H2C=CH2,而乙烯中两个碳原子轨道杂化类型均为sp2；若将H2C=CH—替换为H,则丙烯腈变成H—C≡N,对应的路易斯式为H—C≡N∶,根据方法一可知碳原子轨道杂化类型为sp。

三种方法都有一定适用范围,具体题目要区别对待。同时,要注意一些特殊情况,如SiO2中Si原子的杂化方式不能用上面的任何一种方式判断,因为SiO2是原子晶体。这时,我们要联系Si与O四面体结构反过来确定Si的sp3杂化方式。

1008-0546（2010）08-0077-01

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2010.08.033