归纳与整理优秀教学实录

分子立体构型与中心原子杂化方式的判断方法

邢台市第二中学

孟欣

教学目的：

1、了解分子、离子常见的立体构型

2、掌握立体构型和杂化方式的判断方法

教学重难点：

1、价层电子对数目的计算

2、立体构型和杂化方式的判断

物质世界里形形色色的分子多不胜数，而大多数分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中原子的空间关系问题，这就是所谓“分子的立体结构”。

例如，三原子分子C02分子呈直线形，而H20分子呈V形。大多数四原子分子采取平面三角形(如甲醛)和三角锥形（如氨气）两种立体结构。五原子分子的可能立体结构更多，最常见的是正四面体形（如甲烷）。

人们用肉眼不能直接看到分子，那又怎么知道分子的形状呢？科学家们发展了很多结构理论，其中比较简单的一种叫“价层电子对互斥理论”，可用来预测分子的立体构型，并用“杂化轨道理论”解释分子的立体构型。

分子中的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)，都要占据中心原子周围的空间（轨道），

由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，从而形成各种空间构型。

杂化前后轨道的总数目不变，价层电子对数目等于杂化轨道数目，据此可判断出参与杂化的p轨道数目，从而判断中心原子的杂化方式。

根据以上两个理论，在解题时通常计算价层电子对数，从而预测分子或离子的立体构型以及中心原子的杂化方式。

价层电子对数=σ电子对数

+ 中心原子上的孤电子对数

=σ电子对数

+ 1/2（a-xb）

a：中心原子的价电子数（阴离子，加上电荷数；阳离子，减去电荷数）

x：中心原子的配位原子数

b：H为1，其他元素为8-原子最外层电子数

杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而没有填充电子的空轨道一般都不参与杂化。

常见的价层电子对数目、分子离子的立体构型以及中心原子杂化方式对应如下表

1

价层电子对

σ电子对

2 3 2 3 2

4 4 3 2 0 0 1 0 1 2 直线形

平面三角形

V形

正四面体形

三角锥形

V形

sp sp2

sp3

sp3

CO2、BeCl2

BF3、CO32-

PbCl2

CH4

NH3、SO32-

H2O 孤电子对

立体构型

中心原子杂化方式

实例

例1：判断CH4、ClO3―、H3O+的立体构型和中心原子的杂化方式

①在CH4

中，C结合4个H，所以σ电子对数为4 ，孤电子对数=1/2(4 - 4×1)＝0，对照上表CH4

的空间构型为正四面体形。价层电子对数为4，所以C要形成4个杂化轨道，即sp3杂化

②在ClO3―

中，Cl结合3个O，所以σ电子对数为3，孤电子对数=1/2(7+1 - 3×2)＝1，对照上表ClO3―

的空间构型为三角锥形。价层电子对数为4，所以Cl要形成4个杂化轨，,即sp3杂化。

③在H3O+中，O结合3个H，所以σ电子对数为3，孤电子对数=1/2(6-1 - 3×1)＝1，对照上表H3O+

的空间构型为三角锥形。价层电子对数为4，所以O要形成4个杂化轨道，即sp3杂化。

另外对照上表，也可根据分子的立体构型判断中心原子的杂化方式。或者根据结构式计算出中心原子的σ电子对数目以及孤电子对数目，从而判断分子的立体构型和中心原子的杂化方式

例2：根据甲醛(CH20)的结构式，分子中有3个σ键，σ电子对数目为3，孤电子对数目为0，,所以甲醛为平面三角形，C要形成3个杂化轨道，为sp2杂化。

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