等电子体与杂化类型的判断方法归纳

等电子体与杂化类型的判断方法归纳

一、 等电子体的判断

等电子体的判断一般可采取以下几种方法：

1、同族元素互换法

即将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。如：

（1）CCl 4的等电子体确定：

换IV A 族元素有SiCl 4 、GeCl 4 等；

换VIIA 族元素有CF 4 、CBr 4 、CI 4、CFCl 3、……；

同时换可有SiF 4、SiFCl 3、……。

（2）CO 2的等电子体确定：

可将O 原子换为S 原子得COS 、CS 2，

注意不能将C 原子换为Si 原子，因为CO 2和SiO 2的结构不同（前者为分子晶体，后者为原子晶体）。

同理，不能将BeCl 2的等电子体确定为MgCl 2或BeF 2（后两种为离子晶体）。

－－（3）SO 42的等电子体确定：将一个O 原子换为S 原子得S 2O 32；

－－ NO 3的等电子体可确定为PO 3。

（4）对于原子晶体类也可作类似推导：金刚石Cn 与晶体硅Sin 互为等电子体。

2、价电子迁移法

（1）CO 2的等电子体确定，（由此也可以看出N 2与CO 互为等电子体）得N 2O ；另一个等电子体BeCl 2。

同样可以判断：金刚石C2n 与晶体硅Si2n 的等电子体还可以为金刚砂 (SiC)n、GaAs 、AlP 等；石墨C2n 与白石墨(BN)n互为等电子体；无机苯B 3N 3H 6与有机苯C 6H 6互为等电子体。

－（2）离子之间的等电子体也可以推导：与N 3的等电子体查找方法，可将2个N 原子换为

－1个C 原子和一个O 原子可得CNO 。

3、电子—电荷互换法

即将既定粒子中的某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷。这种方法可实现分子与离子的互判。如：

－CN 的等电子体查找可用N 原子1个电子换作1个负电荷，则N 原子换为C 原子，离子带

－－2个负电荷，其等电子体即为C 22；反之，将CN 的电荷转化为1个电子，该电子给C 原

－－子，即得N 2，若给N 原子即得CO 。同样可判断HNO 3的等电子体为HCO 3；ICl 4与XeCl 4

互为等电子体。

例题1、（徐州三检）与CNO 互为等电子体的分子、离子化学式依次为 、 （各写一种）。

－分析：就与CNO 互为等电子体的分子而言，首先需将这1个电荷转化为1个价电子，这个

价电子给C 变为N 得N 2O ，给N 变为O 则得CO 2（也可直接看作将N 2O 中2个N 原子进行价电子转移换为C 、O 从而得CO 2，再由CO 2进行价电子转移或同族元素互换可得COS 、CS 2、BeCl 2等。若进行离子查找，除前面判断出的N3－外，利用同族元素互换可得CNS －；

－利用电子—电荷互换可得NO 2+和CN 22。

－－－答案：N 2O 或CO 2或COS 或CS 2或BeCl 2；N 3或CNS 或NO 2+或CN 22。

例2、（1）（江苏高考）根据等电子原理，写出CO 分子的结构式 ；

（2）（南通二检）写出NO 2+离子的电子式 。

分析：CO 分子的结构式、NO 2+离子的电子式中学中并不作已有知识要求，直接作答难度大，但在题给信息提示下，可以利用等电子原理，先找出我们熟知结构的等电子体：CO 与N2互为等电子体，NO 2+与CO 2互为等电子体，等电子体的结构相同，参照熟悉的N 2的结构式、CO 2的电子式便可轻松作答。

答案：C≡O； －

二、 杂化类型的判断

杂化轨道理论的引进是为了更好的解释有关分子的空间构型和分子的相关性质，其核心思想是多原子分子中心原子将能级相近、能量较低的价层轨道相互作用，重新组合、再分配，构建成新的轨道，即杂化轨道，轨道杂化的目的是为了更有利于原子成键，成键时能力更强，有利于分子的形成。这部分知识较抽象，理论性强，学生在应用上有很大的难度。通过对学生的错误分析，我认为关键是中心原子的杂化类型能否准确判断，杂化类型判断正确，结合分子组成、价层电子对互斥理论，就容易解决分子构型、分子性质的相关问题。

从考试说明中不难看出，考核要求是简单的杂化类型判断，对d 轨道参与杂化的不作要求，即仅限于sp 、sp 2、sp 3三种类型的判断，就此三种杂化类型的判断方法作如下归纳。

1、取代法

以中学常见的、熟悉的基础物质分子为原型，用其它原子或原子团取代原型分子中的部分原子或原子团，得到的新分子中心原子与原型分子对应的中心原子的杂化类型相同。如：

(1)CH3CH=CH2分子中C 原子的杂化类型判断，看作乙烯基取代了甲烷分子中的一个H 原子，则甲基C 原子为sp 3杂化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一个H 原子，故两个不饱和C 原子均为sp 2杂化；

(2)(CH3) 3N 看作三个甲基取代了NH 3分子中的三个H 原子而得，所以其分子中N 原子采用sp 3杂化；

(3)H2O 2看作羟基取代了H 2O 分子中一个H 原子，H 2O 2中O 原子应为sp 3杂化；

(4)B(OH)3看作三个羟基取代了BF 3中的F 原子，可知B(OH)3中B 原子为sp 2杂化。

2、价电子对数计算法

对于ABm 型分子(A为中心原子，B 为配位原子) ，分子的价电子对数可以通过下列计算确定：n=1/2（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m ），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；若为离子，须将离子电荷计算在内：n=1/2（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m±离子电荷数），阳离子取“－”，阴离子取“+”。根据价电子对数可以有以下结论：

分子 价电子对数 几何构型 中心原子杂化类型

BeCl2 2 直线型 sp

BF 3 3 平面三角形 sp 2

SiCl 4 4 正四面体 sp3

－一般来讲，计算出的n 值即为杂化轨道数，能直接对映中心原子的杂化类型。如：SO 42的

－－－n=4，中心原子S 原子为sp 3杂化；NO 3的n=3，中心原子N 原子为sp 2杂化ClO 3、ClO 4

的n 均为4，Cl 原子均为sp 3杂化（但离子空间构型不同，从价层电子对互斥模型看，前者为三角锥形，后者为正四面体型）。

这种方法不适用于结构模糊或复杂的分子、离子，如NO 2+、H 2B=NH2等的中心原子杂化类型学生就很难用该法进行判断，但可以从其它途径确定。

3、等电子原理应用

等电子体具有相同的结构特征，则等电子体的中心原子的杂化类型相同。用此方法将结构模糊或复杂的分子、离子转化成熟悉的等电子体，然后进行确定。如NO 2+、H 2B=NH2分别与CO 2、CH 2=CH2互为等电子体，而CO 2、CH 2=CH2中心原子C 原子分别为sp 、sp 2杂化，则NO 2+中心原子N 原子为sp 杂化，H 2B=NH2中心原子B 、N 原子均为sp 2杂化。

4、价键直查法

从杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未杂化轨道形成键，杂化轨道形成键，若未参与成键，剩余的必然是杂化轨道上的孤对电子。在能够明确结构式的分子、离子中心原子杂化类型分析时，可直接用下式判断：杂化轨道数n=中心原子的键数+中心原子的孤电子对数（多重键中只有一个 键，其余均为 键），可方便找到中心原子的杂化类型。如：

(1)SiF4分子中Si 原子轨道杂化类型分析，基态Si 原子有4个价电子，与4个F 原子恰好形成4个键，无未成键电子，n=4，则SiF 4分子中Si 原子采用sp 3杂化；

(2)基态C 原子有4个价电子，在HCHO 分子中，C 原子与2个H 原子形成2个 键，与O 原子形成C=O双键，C=O双键中有1个 键、1个键，C 原子无剩余价电子，n=3，则HCHO 分子中C 原子采用sp2杂化；

(3)三聚氰胺 中有两种环境的N 原子，环外N 原子形成3个 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，n=4，则环外N 原子采用sp3杂化，环内N 原子形成2个 键、1个 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，n=3，则环内N 原子采用sp2杂化。

通过以上分析，可以认识到问题的难易是相对的，关键是能否找到解决问题的方法，方法往往有多种，要在学习过程中积累、归纳、体会，有了正确、适合的解决问题的方法，才会收到事半功倍的效果。