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中心原子杂化类型确定方法与应用 　　摘要：总结概括中学阶段常用的判断中心原子杂化类型的方法，提供解决杂化轨道类型判断的多种角度，分别为公式法、观察法、取代法、转化法和性质法。 　　关键词：杂化轨道理论；立体构型；价层电子对互斥理论；中学化学教学 　　文章编号：1005–6629(2012)7–0070–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 　　为了更好地解释分子的实际空间构型和稳定性，鲍林在“电子配对”假设的基础之上，提出了“轨道杂化理论”。理论对讨论共价分子（或离子）的成键情况以及预测其几何构型或阐述其物理化学性质有很强的解释力。但对于如何判定给定的分子（或离子）的中心原子轨道杂化方式，并没有系统论述，导致在应用杂化轨道理论教与学时遇到困难。本文通过公式法、观察法、取代法、转化法、性质法等形象思维进行突破，介绍中心原子杂化类型的确定方法与应用，注重培养学生灵活运用的思维品质。 　　1 公式法 　　（1）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为配位原子。 　　杂化轨道数计算公式：G= -3n，其中G表示中心原子A的杂化轨道数，V表示分子或离子的总价电子数（如果价电子总数为奇数，再+1），对于阴离子要再加上所带的电荷数，对于阳离子要再减去所带的电荷数，n表示配位数。 　　方法评析：方法简单、直接、有效；容易遗忘，机械学习。 　　（2）对于ABm型分子或离子（A为中心原子，B为配位原子），价层电子对数分别为2、3、4对应的杂化类型分别为sp、sp2、sp3。 　　G= 　　配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算； 　　方法评析：容易理解，价层电子对将最外层电子和按2个电子为一个电子对计算。学生难接受氧原子和硫原子在任何情况下不提供成键原子。 　　（3）G=与中心原子成键的原子数（配位原子总数）+中心原子的孤电子对数。 　　设中心原子为A，配位原子为B，孤电子对为L，再设配位原子数为n，孤电子对数为m，则分子式可为ABnLm。若组成分子的元素都是主族元素，整个分子的价电子总数为V，则V与n、m有如下关系：V=8n+2m，m=(V-8n)/2；若配位原子是氢原子时，应改为V=2n+2m。 　　方法评析：以“八隅体”结构为基础求算孤电子对容易理解，整体计算简单。 　　例1 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是： 　　①CO2与SO2 ②CH4与NH3③BeCl2与BF3 ④NH4+与SO32- 　　A.①、③ B.②、④ C.①、④ D.②、③ 　　解析：用G= -3n计算，G(CO2)= -3×2= 2；G(SO2)= -3×2=3。CO2、SO2杂化类型分别为sp、sp2。 　　用G=计算，G(NH4+)= =4，G(SO32-)= =4，NH4+、SO32-杂化类型都为sp3。 　　用G=与中心原子成键的原子数（配位原子总数）+中心原子的孤电子对数计算， 　　G(BeCl2)=2+ =2， 　　G(BF3)=3+ =3，BeCl2 、BF3杂化类型别为sp、sp2。答案：B。 　　2 观察法 　　杂化轨道数是中心原子的σ键数与孤电子对数之和，单键为σ键，多重键中只有一个σ键，其余均为π键。高中学生能熟练书写常见无机分子和有机分子的电子式和结构式，根据所给或所写的结构式，直接观察σ键数与孤电子对数确定杂化类型。 　　（1）该分子中有 个sp2杂化碳原子； 个sp3杂化碳原子。（2）该分子中有 个sp2-sp3的σ键； 个sp3-sp3的σ键。 　　解析：从结构简式观察C原子，其中-CH3有3个C-H、1个C-C即4个σ键，C原子的杂化形式sp3。其中-CH2-有2个C-H、2个C-C即4个σ键，C原子的杂化形式sp3。其中-CH=有1个C-H、1个C-C、1个C=C即3个σ键1个π键，C原子的杂化形式sp2。答案：（1）2，6（2）3，3 　　例3 2008年秋天，毒奶粉事件震惊全国，这主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺，下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是： 　　A.一个分子中共含有15个σ键 　　B.所有碳原子采用sp2杂化，所有氮原子采用sp3杂化 　　C.属于极性分子，故极易溶于水 　　D.形成的晶体熔点较高 　　解析：从三聚氰胺结式观察C-N、C=N、N-H共含有15个σ键。C原子有2个C-N单键即2个σ键，1个C=N双键即1个σ键、1个π键，无未成对电子。杂化轨道数为3，C原子的杂化形式是sp2。环外N原子形成3个σ键，用去基态N原子5个价电子中的3个，余下1个孤电子对，杂化轨道数为4，则环外N原子采用sp3杂化，环内N原子形成2个σ键、1个π键，用去基态N原子5个价电子中的