如何判断杂化类型？高中化学_百度知道
如何判断杂化类型？高中化学
我想问一下，化学中，如何判断是sp杂化，还是sp2杂化，或是sp3杂化？ 十分感谢啊！！
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如果中心原子全部用于成键（即饱和）则看连有几个原子，设原子个数为n,则为sp（n-1）杂化，如：CH4分子C已饱和，它连有4个H原子为sp3杂化。若中心原子还有孤对电子则孤对电子当成一个原子，如：H2O中O原子仍有2对孤对电子相当于又连有两个原子，为sp3杂化。
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看C原子成几个”头碰头”的键，单键、双键、三键都只算一个，算下来如果是2个就是sp杂化，如乙炔；3个就是sp2杂化，如乙烯；4个就是sp3杂化，如甲烷。对C来将，杂化是为了成”头碰头”的键（希腊字母打不出来），而对于O等，还要考虑上孤对电子，如H2O，成两个C－H键，但O有两对孤对电子，2＋2＝4，故O为sp3不等性杂化。
表面上看，有双键的是sp2，有三键的是sp，只有单键的是sp3深沉点的是： sp杂化：sp杂化是指由原子的一个ns和一个np轨道杂化形成两个sp杂化轨道，每个sp杂化轨道各含有1/2s成分和1/2p成分，两个轨道的伸展方向恰好相反，互成180度夹角，形成σ键。
sp2杂化：原子以一个ns和两个np轨道杂化，形成三个能量相同sp2杂化轨道，每个杂化轨道各含1/3s成分和2/3p成分。三个杂化轨道间的夹角为120度。
sp3杂化：由一个ns和三个np轨道杂化形成四个能量等同的sp3杂化轨道。每个sp3轨道都含有1/4s成分和3/4p成分。
一个原子中的几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。原子在化合成分子的过程中，根据原子的成键要求，在周围原子影响下，将原有的原子轨道进一步线性组合成新的原子轨道。这种在一个原子中不同原子轨道的线性组合，称为原子轨道的杂化。杂化后的原子轨道称为杂化轨道。杂化时，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。组合所得的杂化轨道一般均和其他原子形成较强的σ键或安排孤对电子，而不会以空的杂化轨道的形式存在。在某个原子的几个杂化轨道中，全部由成单电子的轨道参与的杂化，称为等性杂化轨道；有孤对电子参与的杂化，称为不等性杂化轨道。
杂化轨道具有和s，p等原子轨道相同的性质，必须满足正交，归一性。
价键理论对共价键的本质和特点做了有力的论证，但它把讨论的基础放在共用一对电子形成一个共价键上，在解释许多分子、原子的价键数目及分子空间结构时却遇到了困难。例如C原子的价电子是2s22p2，按电子排布规律，2个s电子是已配对的，只有2个p电子未成对，而许多含碳化合物中C都呈4价而不是2价，可以设想有1个s电子激发到p轨道去了。那么1个s轨道和3个p轨道都有不成对电子，可以形成4个共价键，但s和p的成键方向和能量应该是不同的。而实验证明：CH4分子中，4个C-H共价键是完全等同的，键长为114pm，键角为109.5°。BCl3，BeCl2，PCl3等许多分子也都有类似的情况。为了解释这些矛盾，1928年Pauling提出了杂化轨道概念，丰富和发展了的价键理论。他根据量子力学的观点提出：在同一个原子中，能量相近的不同类型的几个原子轨道在成键时，可以互相叠加重组，成为相同数目、能量相等的新轨道，这种新轨道叫杂化轨道。C原子中1个2s电子激发到2p后，1个2s轨道和3个2p轨道重新组合成4个sp3杂化轨道，它们再和4个H原子形成4个相同的C-H键，C位于正四面体中心，4个H位于四个顶角。
杂化轨道种类很多，如三氯化硼(BCl3)分子中B有sp2杂化轨道，即由1个s轨道和2个p轨道组合成3个sp2杂化轨道，在氯化铍(BeCl2)中有sp杂化轨道，在过渡金属化合物中还有d轨道参与的sp3d和sp3d2杂化轨道等。以上几例都是阐明了共价单键的性质，至于乙烯和乙炔分子中的双键和三键的形成，又提出了σ键和π键的概念。如把两个成键原子核间联线叫键轴，把原子轨道沿键轴方向“头碰头”的方式重叠成键，称为σ键。把原子轨道沿键轴方向“肩并肩”的方式重叠，称为π键。例如在乙烯( )分子中有碳碳双键(C=C)，碳原子的激发态中2px，2py和2s形成sp2杂化轨道，这3个轨道能量相等，位于同一平面并互成120℃夹角，另外一个2pz轨道未参与杂化，位于与平面垂直的方向上。碳碳双键中的sp2杂化如下所示。
这3个sp2杂化轨道中有2个轨道分别与2个H原子形成σ单键，还有1个sp2轨道则与另一个C的sp2轨道形成头对头的σ键，同时位于垂直方向的pz轨道则以肩并肩的方式形成了π键。也就是说碳碳双键是由一个σ键和一个π键组成，即双键中两个键是不等同的。π键原子轨道的重叠程度小于σ键，π键不稳定，容易断裂，所以含有双键的烯烃很容易发生加成反应，如乙烯(H2C=CH2)和氯(Cl2)反应生成氯乙烯(Cl—CH2—CH2—Cl)。
乙炔分子(C2H2)中有碳碳三键(HC≡CH)，激发态的C原子中2s和2px轨道形成sp杂化轨道。这两个能量相等的sp杂化轨道在同一直线上，其中之一与H原子形成σ单键，另外一个sp杂化轨道形成C原子之间的σ键，而未参与杂化的py与pz则垂直于x轴并互相垂直，它们以肩并肩的方式与另一个C的py，pz形成π键。即碳碳三键是由一个σ键和两个π键组成。这两个π键不同于σ键，轨道重叠也较少并不稳定，因而容易断开，所以含三键的炔烃也容易发生加成反应。
VSEPR(价电子层互斥模型)
通过成键电子对数与孤电子对数可判断中心原子杂化模型，成键电子对数：ABn中n的值；孤电子对数：（A价电子数-A成键电子数）/2。
价电子对总数即两者之和，如价电子对总数为2时为sp杂化（直线形），为3时为sp2杂化（平面三角形），为4时为sp3杂化（四面体），5——sp3d（三角双锥），6——sp3d2（八面体）。而成键电子对数与孤电子对数的不同使得分子的几何构型不同。
怎么说呢，我们老师说要把一些长见的牢记，比如CH4是sp3，然后根据归律
“孤对电子数+σ键数-1”，只用于sp形，spd就麻烦了
看中心原子形成分子以后最外层有几对电子，就可大致估计其杂化情况了。 需要说明的是，双键、三键只能算一对。 电子对数＿＿＿＿杂化_______举例 ___2_____________sp________C2H2,CO2,CS2 ___3_____________sp2_______C2H4,SO2,SO3,BF3. ___4_____________sp3_______CH4,H2O,NH3,NH4+,SO42-, ___5_____________sp3d______PCl5 ___6_____________sp3d2_____SF6 O3:三角形分子。中心原子以sp2杂化与另两个氧原子结合，另有一个三原子四电子的大派键。 不要指望一种理论就能解释所有的物质的分子结构。 杂化轨道理论不是万能的，当然其他理论也一样，都有各自的长处和不足，能完美解释一些分子的结构，却难以解释另一些分子的结构。
根据价层电子对数来判断。电子对数分别为2、3、4、对应的杂化分别为SP\SP2\SP3.
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　　共价键的形成　★★★ → 价键法（VBT）
　　　　　　　　　　　　　　
　　价键法又叫电子配对法，它的主要内容可归纳如下：
　　（1）假如原子A与原子B各有一个未成对的电子，而且自旋相反，那就可以互相配对形成共价（单）键。如果A和B各有两个或三个未成对的电子，那么配对形成的共价键就是双键或叁键。例如：H－Cl是以单键结合的，因为H有一个未成对的（1s）电子，Cl有一个未成对的（3p）电子，它们可以配对构成单键；N≡N分子是以叁键结合的，因为N原子含有三个未成对的电子，因此可以构成共价叁键；两个He原子互相接近时，不能构成共价键，因为He原子没有未成对的电子。
　　（2）如果原子A有两个未成对电子，原子B有一个未成对电子，那么一个原子A要与两个原子B相结合。例如HO，因为氧有两个单电子，氢有一个单电子，所以一个氧可以和两个氢结合形成水。因此原子的未成对电子数，一般就是它的原子价数，
　　（3）一个电子与另一个自旋相反的电子配对以后，就不能再与第三个电子配对。例如，两个H原子各有一未成对的电子，它们能配对构成H分子，如有第三个H原子接近H，就不能再结合成为H分子，这就是共价键的饱和性。
　　（4）电子配对也就是原子轨道的重叠。原子轨道重叠越多，形成的共价键越强，因此原子轨道要尽可能在电子云密度最大的地方重叠，这就是共价键的方向性。
　　如氢原子的1s轨道是球型，没有方向性，氯原子只有在其对称轴（x轴）上电子云密度最大，有方向性，当这两个原子轨道结合时，只有沿x轴（2p）方向接近时才有最大程度的重叠而形成稳定的共价键（图2-1），如按其他方向接近，都不能得到最大的重叠。
　　（5）能量相近的原子轨道，可以进行杂化，组成能量相等的杂化轨道，这样可以使成键能力增强，体系的能量降低，而成键后可达到最稳定的分子状态。
　　根据能量的不同，原子轨道的杂化可分为以下几种。
　　sp杂化：我们知道，碳原子的电子层结构是1s2s2p2p，在它的四个价电子中，两个是已经配对的s电子，另外两个是未配对的p电子。这样形成共价键时，碳原子应该是二价的。但在绝大多数情况下，碳原子不是二价，而是四价的，这是一个矛盾。1931年，鲍林（L.Pauling）等提出“轨道杂化理论”来解决这个矛盾。这个理论认为：2s和2p同属于一个电子层，它们的能级相差很小，在成键时，碳原子处于激发状态，这时原来处于基态的一个2s电子会跃迁到空着的2p轨道上去，形成四个未成对的价电子，即一个s电子和三个p电子，如图2-2。
　　这样的电子转移过程叫做“激发”。电子由低能级（2s）跃迁到高能级（2p）所需的能量（约401.66kJ?mol）,可以从多形成两个C－H共价键时所放出的能量（2×414.22＝828.44kJ?mol）中得到补偿。但激发态中的四个未成对电子，有三个电子具有p型轨道，一个电子具有s型轨道，这两种轨道在能量和方向上都是不完全相同的，由它们形成的键，键长、键能、键角应该不一样。事实上，碳的四价是等同的，彼此之间没有什么差异。杂化理论认为碳原子在形成四个共价键时，成键轨道不是绝对的2s、2p、2p和2p,而是由这四个原子轨道“混合起来重新组合成的四个能量相等的sp杂化轨道”，如图2-3所示。这种杂化方式叫做sp杂化。
　　这个新的杂化轨道，每个含有s成分和p成分，而使轨道呈不对称的葫芦形，一头大，一头小。因此它比原来的s轨道和p轨道有更明显的方向性，有利于原子轨道互相重叠，四个sp杂化轨道以109.5°的角度对称地分布在碳原子周围，见图2-4。如果沿着杂化轨道电子云密度最大的方向和氢的1s轨道重叠，就形成甲烷（CH）分子。这样形成的C－H键，电子云沿键轴呈圆柱形的对称分布，叫做键σ（σ-bond）。
　　原子轨道重叠程度的大小，可用成键能力衡量，轨道重叠的多，即成键能力大，反之则小。因此碳原子成键时，原子轨道杂化是为了增加成键能力，从而获得稳定的体系。据有关计算，假设s轨道的成键能力为1.0时，p轨道的成键能力为1.732，而sp杂化轨道的成键能力则为2.0。
　　sp杂化：乙烯碳原子成键时，原子轨道进行sp杂化，即由一个2s轨道和两个2p轨道进行杂化，形成三个能量相等的sp杂化轨道。它的空间取向是平面三角形的顶点，相互之间成120°夹角，见图2-5。这种杂化方式叫做sp杂化。每一个sp杂化轨道含有s成分和p成分。
　　碳原子中未参加杂化的p轨道，其对称轴垂直于杂化轨道所在平面。在形成乙烯分子时，两个碳原子彼此以sp杂化轨道重叠形成C―Cσ键，又各以sp杂化轨道和氢原子的1s轨道重叠形成C―Hσ键，这五个键都在同一平面内，键角约为120°。两个碳原子未参加杂化的p轨道，彼此平行重叠形成另一种键，称为π键（π-bond）,见图2-6和图2-7。
　　　　　
　　组成π键的两个p轨道由于是侧面平行重叠，重叠程度较小，所以π键不如σ键牢固，比较容易断裂。
　　sp杂化：乙炔中的碳原子成键时，由一个2s和一个2p轨道进行sp杂化，结果形成两个能量相等、方向相反的sp杂化轨道，它的空间取向是直线形，夹角为180°，见图2-8。
　　每个sp杂化轨道含有s和p成分，未参加杂化的2p和2p轨道的对称轴不仅互相垂直，并且都垂直于sp杂化轨道的对称轴所在的直线。
　　在形成乙炔分子时，两个碳原子各以sp杂化轨道重叠形成C－Cσ键，并又各以sp杂化轨道和氢原子的ls轨道重叠成C－Hσ键，两上碳原子上未参加杂化的2p和2p轨道两两相对应平行重叠，分别构成两个π键，从而组成碳碳叁键。见图2-9。叁键中的两个π键电子云相互重叠在一起，围绕着C－C键轴呈圆筒形分布，见图2-10。
　　上面我们讨论了价键法，价键法强调两个单电子自旋方向相反，即可配对成键。形成共价键的电子局限在成键的两个原子之间，简单明了地解释了共价键的饱和性、方向性、分子的立体构型及化学键的定域性。但解释不了化学键的离域性和某些特殊的化学性质。
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＞＞＞氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为[]A．..
氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为
A．NH3中氮原子为sp2杂化，而CH4中碳原子是sp3杂化B．NH3中N原子形成三个杂化轨道，CH4中C原子形成4个杂化轨道C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强D．NH3分子中有三个σ键，而甲烷分子中有四个σ键
题型：单选题难度：偏易来源：0113
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据魔方格专家权威分析，试题“氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为[]A．..”主要考查你对&&无机分子的立体结构，氨气&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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无机分子的立体结构氨气
分子中原子的空间关系：分子中原子的空间关系是分子表现出不同的空间构型。&用价层电子对互斥理论确定分子或离子的VSEPR模型和立体构型的方法:
首先计算分子或离子中的中心原子的键电子对数和孤电子对数，相加便得到中心原子的价层电子对数。然后由价层电子对的相互排斥，便得到含有孤电子对的VSEPR模型，再略去VSEPR模型中的中心原子的孤电子对，便可得到分子的立体构型。 1．价层电子对数的确定方法 (1)键电子对数：由分子式确定，中心原子形成的键的数目就是键电子对数。如分子中的中心原子分别有2、3、4对键电子对。 (2)孤电子对数 ①分子中的中心原子上的孤电子对数式中a为中心原子的价电子数(主族元素原子的价电子就是最外层电子)；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 (氢为l，其他原子等于“8一该原子的价电子数”)。以为例，a均为6，x分别为2和3，b均为2(氧原子最多能接受的电子数为2)，则分别为1和0，即SO2的中心原子上的孤电子对数为l， SO3的中心原子上没有孤电子对。 ②对于阳离子，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数；对于阴离子，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)。x和b的计算方法及计算公式[中心原子上的孤电子对数=]均不变。2．确定分子(或离子)的VSEPR模型根据价层电子对数和价层电子对的相互排斥，可得出分子或离子的VSEPR模型，其关系如下表。 3．确定分子(或离子)的立体构型略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子或离子的立体构型，如上表。 (1)分子或离子中的价层电子对数分别为2、3、4，则其VSEPR模型分别为直线形、平面三角形、正四面体形或四面体形。如果价层电子对数为5，则为三角双锥形；如果为6，则为正八面体形或八面体形。 (2)如果中心原子的孤电子对数为0，则VSEPR模型(及名称)和分子或离子的立体构型(及名称)是一致的；若孤电子对数不为0，则二者不一致。氨：
NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子。 分子结构为：氨的物理性质和化学性质：
1.物理性质： 氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；氨易液化，在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热。液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；氨气极易溶于水，在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气可进行喷泉实验)；氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用，若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛。2.化学性质：(1)与水反应，，氨的水溶液叫做氨水。在氨水中所含的微粒有：氨水具有碱的通性，如能使无色酚酞溶液变红。 (2)与酸反应生成铵盐反应实质为：反应原理拓展NH3分子中N原子有一对孤电子，能够跟有空轨道的H+形成配位键： (3)具有还原性 (工业制HNO3的基础反应)&(Cl2过量)&(NH3过量，可用于检验Cl2瓶是否漏气) (实验室制N2)&(治理氮氧化物污染) (4)与CO2反应制尿素 (5)配合反应的比较：
氨的结构与性质的关系总结：
(1)氨是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等的重要原料。 (2)氨也是有机合成工业(如制尿素、合成纤维、染料等)上的常用原料。 (3)氨还可用作制冷剂。
对实验室制氨气常见问题的解释：l.制取氨气时为什么用的铵盐一般是氯化铵而不是硝铵、硫铵或碳铵实验室制氨气用固体混合反应，加热时反应速率显著增大。因为在加热时可能发生爆炸性的分解反应：，若用硝铵代替，在制氨气过程中可能会发生危险；因为碳铵受热极易分解出CO2：，使生成的NH3中混有较多CO2杂质，故不用碳铵；若用硫铵，由于反应时生成，易使反应混合物结块，产生的氨气不易逸出。故制NH3时选用。 2．不用铵盐与强碱反应能否制取氨气能。①加热浓度在20％以上的浓氨水，若浓度不够可加人适量固体和生石灰(CaO)或烧碱： ②将浓氨水滴入盛有固体烧碱或生石灰(CaO)的烧瓶中，使平衡右移，放出，且NaOH、CaO溶于水均放热，可降低，在水中的溶解度。 ③将溶于水或使尿素在碱性条件下水解。 3．为什么制NH3用Ca(OH)2而不用NaOH ①固体NaOH易吸湿结块，不易与铵盐混合充分而反应；②在加热条件下，NaOH易腐蚀玻璃仪器。 4．制NH3的装置有哪些注意事项 ①收集装置和发生装置的试管和导管必须是干燥的，因为氨气易溶于水；②发生装置的试管口略向下倾斜，以免生成的水倒流使试管炸裂；③导管应插入收集装置的底部，以排尽装置中的空气；④收集NH3的试管口塞一团棉花，作用是防止NH3与空气形成对流，使收集的NH3较纯，还可防止NH3逸散到空气中。 5．用什么方法收集NH3只能用向下排空气法，因为NH3极易溶于水，密度又比空气小。 6．怎样收集干燥的NH3将NH3通过盛有碱石灰或固体NaOH的干燥管，但不能选用浓、无水等作干燥剂，因为它们均能与NH3发生反应。 7．怎样检验NH3已充满试管把湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，若试纸变蓝，则NH3已充满；把蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口，若产生大量白烟，则NH3已充满。
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