1.杂化轨道理论
(1)轨道的杂化
原子内部能量相近的原子轨道重新组合,形成与原轨道数目相等的一组新轨道的过程。
(2)杂化轨道
杂化后形成的新的能量相等、成分相同的一组原子轨道。
(3)杂化类型
①sp杂化
sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的,每个sp杂化轨道都含有s和p轨道的成分,杂化轨道间的夹角为180°,呈直线形。
②sp2杂化
sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的,每个sp2杂化轨道都含有s和p轨道的成分,杂化轨道间的夹角为120°,呈平面三角形。
③sp3杂化
sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道组合而成的,每个sp3杂化轨道都含有s和p轨道的成分,杂化轨道间的夹角为109.5°,空间构型为正四面体形。
(1)在形成多原子分子时,中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂,重新组合成一组新的轨道的过程,叫做轨道的杂化。双原子分子中,不存在杂化过程。
(2)只有能量相近的轨道才能杂化(ns,np)。
(3)杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。
(4)杂化过程中,轨道的形状发生变化。
2.价层电子对互斥模型
(1)分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间构型。电子对之间的夹角越大,排斥力越小。
(2)ABm型分子的价电子对计算方法
对于ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子),价电子对数=
其中,中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数,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。
3.等电子原理:具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。( )
(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。( )
(3)凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( )
(4)只有原子总数和价电子总数都相同的分子(或离子)才是等电子体。( )
(5)互为等电子体的物质,物理性质、化学性质都相似。( )
(6)CH4、H2O、NH3、HF均含10个质子和10个电子,故为等电子体。( )
(7)H2O、H2S、H2Se互为等电子体。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
2.下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是( )
①BF3 ②CH2===CH2 ③ ④CH≡CH
⑤NH3 ⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
解析:选A。sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形,①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°;②C2H4中碳原子以sp2杂化,未杂化的2p轨道重叠形成π键;③与②相似;④乙炔中的碳原子为sp杂化,未杂化的2p轨道重叠形成π键;⑤NH3中的氮原子为sp3杂化;⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。
3.下列关于杂化轨道的说法错误的是( )
A.并不是所有的原子轨道都参与杂化
B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D.杂化轨道都用来成键
解析:选D。参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s与2s、2p的能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故A、B正确;杂化轨道的电子云一头大一头小,成键时利用大的一头,可使电子云的重叠程度更大,形成牢固的化学键,故C项正确;并不是所有的杂化轨道都用来成键,也可以容纳孤电子对(如NH3、H2O的形成),故D项错误。
4.用价层电子对互斥模型预测H2O和CH4的空间构型,两个结论都正确的是( )
A.直线形,三角锥形 B.V形,三角锥形
C.直线形,正四面