关于中心原子杂化轨道数的计算方法
杂化轨道计算
二种计算杂化轨道数的方法方法一：公式：杂化轨道数＝[中心原子价电子数+ 配原子数－π键数－电荷数]/2例1：SO2(6+2-2)/2=3 sp2杂化。
说明：S的价电子数6；配原子为2个氧原子，氧为二价，所以硫与氧间为双键，其一为π键，共二个π键。
例2：SO3(6+3-3)/2=3 sp2杂化。
（解析同上，下同）。
例3：SO32－(6+3-3+2)/2=4 sp3杂化。
（SO32－带二个单位负电荷）。
例4：SO42－(6+4-4+2)/2=4 sp3杂化。
例5：CN－(4+1－2+1)/2=2 sp1杂化。
（氮元素为三价，所以碳氮间为叁键，其中有二个π键）例6：NH4+(5+4－1)/2=4 sp3杂化。
例7：ClO3－(7+3-3+1)/2=4 sp3杂化。
例8：PO33－(5+3-3+3)/2=4 sp3杂化。
例9：PO43－(5+4-4+3)/2=4 sp3杂化。
例10：H－N＝N－H (5+2-1)/2=3 sp2杂化。
练习：sp1杂化：BeCl2、CO2；sp2杂化：BF3、HCHO(中心原子为C：(4+3-1)/2=3；sp3杂化CH4、NH3、H2O。
方法二：因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有：公式：杂化轨道数=中心原子价层电子对数(成键电子对数+孤电子对数)价层电子对数中心原子杂化类型电子对的空间构型成键电子对数孤电子对数分子的空间构型实例2 sp 直线 2 0 直线BeCl2、CO23 sp2三角形3 0 三角形BF3、SO3 2 1 V形SnBr2、PbCl24 sp3四面体4 0 四面体CH4、CCl4 3 1 三角锥NH3、PCl3 2 2 V形H2O结合上述信息完成下表：代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO22+0＝2 sp 直线形CH2O 3+0＝3 sp2平面三角形CH44+0＝4 sp3正四面体形SO22+1＝3 sp2V形NH33+1＝4 sp3三角锥形H2O 2+2＝4 sp3V形。
(技巧)中心原子杂化轨道的判断
中心原子杂化轨道类型的判断
杂化轨道数=σ键数+孤对电子数
（当杂化轨道数为2是杂化类型为sp；当杂化轨道数为3是杂化类型为sp2；当杂化轨道数为4是杂化类型为sp3；当杂化轨道数为5是杂化类型为sp3d；当杂化轨道数为6是杂化类型为sp3d2）
σ键数的求法：
根据与中心原子成键的原子数确定σ键数。
例如：CO2中与中心原子C成键的是两个O原子，故中心原子C有两个σ键。
孤对电子数的求法：
孤对电子数=（族价—化合价）/2
注：1、【族价】指主族元素原子最外层电子数，它是等于族序数的。
2、用【族价】减去【化合价】，再【除以2】，若有【0.5】则进一，
即得到【孤对电子数】
3、上述化合价与以往化合价的定义有所不同，定义本文中所用的“【化合价】定义简述为，“配体都带着充满的外层电子离去时中心原子剩下的电荷数”。
例子：1、对于NH4+，让配体均以满壳层的H—离去，中心的N即为正5价。
2、对于C2H2，让配体H以H—离去，另一配体CH基团以CH 3-离去，得到C为正4价。
3、对于F3BNH3，分析中心原子B，让配位原子N以NH3离去，F以F —离去，得到B 为正3价；分析中心原子N，让配位原子B以BF3离去，H以H—离去，得到N为正3价。
4、对于Al(H2O)6 3+中的O，让配位原子H以H-离去，配位原子Al以Al(H2O)53+离去，得到O为正2价。
关于中心原子杂化轨道数的计算方法
关于中心原子杂化轨道数的计算方法摘要：本文将介绍中心原子杂化轨道数的计算方法。
首先，我们将讨论杂化轨道的定义和基本概念。
然后，我们将介绍如何利用分子轨道理论来计算中心原子的杂化轨道数。
最后，我们将讨论一些实际应用中的问题，如多中心杂化和杂化轨道的形状。
关键词：中心原子、杂化轨道、分子轨道理论、多中心杂化、杂化轨道形状一、引言在化学中，杂化轨道是一个重要的概念。
它们被用来描述分子中原子的电子结构和化学键的形成。
在杂化轨道理论中，中心原子的杂化轨道数是一个关键参数，它可以影响分子的几何形状和化学性质。
因此，准确地计算中心原子的杂化轨道数是很重要的。
二、杂化轨道的定义和基本概念杂化轨道是一组由原子轨道线性组合形成的新轨道。
这些新轨道的形状和能量与原始轨道不同。
杂化轨道的形成可以解释许多分子的几何形状和化学性质。
杂化轨道的数量和形状取决于中心原子的电子结构和化学键的类型。
在杂化轨道理论中，杂化轨道的形成是通过线性组合原子轨道来实现的。
这些原子轨道可以是s、p或d轨道。
通过线性组合，可以形成新的轨道，称为杂化轨道。
杂化轨道的数量和形状取决于原子轨道的数量和形状。
三、利用分子轨道理论计算中心原子的杂化轨道数分子轨道理论是一种用来描述分子中电子结构的理论。
在分子轨道理论中，分子中的所有原子都被看作是一个整体，原子之间的电子可以在整个分子中自由运动。
因此，分子中的电子结构可以用一组分子轨道来描述。
利用分子轨道理论，可以计算中心原子的杂化轨道数。
这可以通过以下步骤来实现：1. 确定分子的对称性分子的对称性决定了分子中的所有分子轨道的数量和形状。
因此，首先需要确定分子的对称性。
2. 计算分子的分子轨道分子的分子轨道可以通过分子轨道理论计算得到。
这些分子轨道可以是杂化轨道或非杂化轨道。
3. 确定中心原子的杂化轨道数中心原子的杂化轨道数可以通过分子的分子轨道来确定。
在分子轨道中，中心原子的杂化轨道可以被认为是一组线性组合的原子轨道。
中心原子杂化方式计算公式
中心原子杂化方式计算公式
中心原子杂化方式计算公式
价层电子对数=西格玛键对数+（a-bx)/2后面的（a-bx)/2就是中心原子的孤对电子数，举个例子。
CH4：它有4个西格玛键,孤对电子对数是0,所以价层电子对数为4,则是sp3杂化再举个例子。
NH3：它有3个西格玛键,孤独电子对数是1,所以价层电子对数为4,则是sp3杂化不懂再问。
中心原子拓展
中心原子具有空的价电子轨道，可以接受配位体提供的孤对电子形成配位键或接受配位体的π键电子成键的金属原子或离子。
英文名:Central Atom，又称配位化合物的形成体或配位化合物的受体。
在某些特定情况下也可以是带正电荷的非金属离子。
主族元素的金属离子中配位化合物形成体的能力较弱，副族元素的离子作配位化合物形成体的能力较强。
中心离子(中心原子)的电荷与半径影响配位化合物的稳定性。
中心原子的判断：写出结构式，该原子连接两个或两个以上原子，就属于中心原子。
该原子只连一个原子，就不是
中心原子。
如有机物中氢肯定不是中心原子，它只能形成一个键，永远在端点上。
一个分子中可能有多个中心原子，如甲醇中，碳、氧均可看作中心原子。
杂化轨道的判断
3
4
第四步 确定杂化轨道类型：
sp2
sp3
二、杂化轨道与分子的空间结构的关系
杂化轨道数= 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数 =中心原子的价层电子对数
代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 VSEPR模型名称 分子的立体构型
CO2
0+2=2 sp
CH2O 0+3=3 sp2
CH4
0+4=4 sp3
sp
CH≡CH分子中碳原子的2个sp杂化轨道有1个相互重叠形成sp-spσ键，另
外1个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成1个s-spσ键，未参与杂化的2个
2P轨道相互重叠形成2个π键。
BeCl2
Be ↑↓
2s
2p
sp杂化 ↑ ↑
sp
BeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道与氯原子p轨道重叠形成2个sp-pσ键
SO2
1+2=3 sp2
NH3 H2O
1+3=4 sp3 2+2=4 sp3
直线形 平面三角形 正四面体形 平面三角形 四面体形 四面体形
直线形 平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形 V形
练习5.用杂化轨道理论分析CH≡CH和BeCl2的的成键情况和空间结构。
CH≡CH
C ↑↓ ↑ ↑
2s
2p
sp杂化 ↑ ↑ ↑ ↑
一、杂化轨道类型的确定
杂化轨道数=中心原子的价层电子对数=中心原子孤对电子对数＋中心原
子结合的原子数
例1.如何确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型？
BF3
H3O+
第一步
如何计算中心原子杂化类型
如何计算中心原子杂化类型
中心原子的杂化类型可以通过以下步骤来计算：
步骤1：确定中心原子的电子排布。
根据中心原子的原子序数和电子组态，确定中心原子的电子排布。
例如，氧原子的原子序数为8，电子组态为1s²2s²2p⁴。
步骤2：确定中心原子的有效电子数。
有效电子数是指中心原子中不参与化学键形成的内层电子和半满或空的最外层电子的总数。
例如，对于氧原子，它的有效电子数为6（2s²2p⁴中的6个电子）。
步骤3：确定中心原子的杂化状态。
根据有效电子数，可以确定中心原子的杂化状态。
常见的杂化状态有sp³、sp²和sp。
对于氧原子的例子，它的有效电子数为6，因此它的杂化状态为sp³。
步骤4：确定中心原子的杂化轨道类型。
根据杂化状态，可以确定中心原子的杂化轨道类型。
sp³杂化状态意味着中心原子的四个原子轨道（通常是一个s轨道和三个p轨道）将重新组合形成四个等能级的杂化轨道。
因此，对于氧原子的例子，它的杂化轨道类型为sp³。
通过以上步骤，你可以计算中心原子的杂化类型。
请注意，这只是一
个基本的计算过程，针对特定的原子和化合物，可能会有一些特殊情况和例外。
原子杂化方式计算公式
原子杂化方式计算公式在化学的奇妙世界里，原子杂化方式的计算公式就像是一把神奇的钥匙，能帮助我们打开理解分子结构和性质的大门。
咱先来说说啥是原子杂化。
简单来讲，原子杂化就是原子轨道重新组合的过程，就好像是把不同形状的积木重新拼搭，变成一个新的结构。
而杂化方式呢，就是这些原子轨道重新组合的具体形式。
那怎么计算原子杂化方式呢？这里有个比较常用的公式：杂化轨道数 = 中心原子的孤电子对数 + 中心原子结合的原子数。
比如说，对于甲烷（CH₄），碳（C）原子周围有 4 个氢（H）原子，没有孤电子对。
所以，碳的杂化轨道数 = 0 + 4 = 4，这就说明碳是sp³杂化。
记得我之前给学生讲这个知识点的时候，有个特别有趣的事儿。
当时有个学生，怎么都理解不了这个公式，我就给他举了个例子。
我跟他说：“你就把中心原子想象成一个大老板，周围的原子就是他的员工。
孤电子对呢，就是老板自己偷偷留着的小金库。
老板能管理多少员工和小金库的数量加起来，就决定了他管理公司的方式，也就是原子的杂化方式。
”这孩子一听，眼睛一下子亮了，还跟我说：“老师，您这么一说，我好像明白点了。
”再比如说二氧化碳（CO₂），碳（C）原子周围有两个氧（O）原子，没有孤电子对。
所以，碳的杂化轨道数 = 0 + 2 = 2，碳就是 sp 杂化。
在实际应用中，准确判断原子杂化方式对于理解分子的几何构型、化学键的性质以及物质的化学性质都非常重要。
像在有机化学里，各种有机物分子的结构和性质都和原子杂化方式息息相关。
比如说乙烯（C₂H₄），碳（C）原子是 sp²杂化，所以它是平面结构，能发生加成反应。
总之，掌握原子杂化方式的计算公式，就像是掌握了化学世界里的一个重要工具，能让我们更深入地理解化学物质的性质和反应。
希望大家通过对这个公式的学习和应用，能在化学的海洋里畅游得更加轻松愉快！。
杂化轨道计算
种计算杂化轨道数的方法方法一：公式：杂化轨道数=［中心原子价电子数 +配原子数一n 键数一电荷数］/2例 1 : SO 2(6+2-2)/2=3sp 2杂化。
说明： S 的价电子数6;配原子为2个氧原子，氧为二价，所以硫与氧间为双键，其一为n 键， 共二个n 键。
例 2： SO 3 (6+3-3)/2=3sp 2杂化。
（解析同上，下同）。
例 3: SO 32一(6+3-3+2)/2=4 sp 3杂化。
SO 32—带二个单位负电荷）。
例 4: SO 42一(6+4-4+2)/2=4 sp 3杂化。
例 5: CN 一 (4+1 — 2+1)/2=2 sp 1杂化。
（氮元素为三价，所以碳氮间为叁 例 10: H — N = N — H （5+2-1）/2=3 sp 2 杂化。
练习：sp 1杂化：BeCb 、CO 2； sp 2杂化：BF 3、HCHO （中心原子为C :（4+3-1）/2=3;sp 3杂化 CH 4、NH 3、H 2O 。
方法二：因为杂化轨道只能用于形成c 键或用来容纳孤电子对，故有： 公式：杂化轨道数=中心原子价层电子对数（成键电子对数+孤电子对数）结合上述信息完成下表:例 6: NH 4+ (5+4 — 1)/2=4 sp 3杂化。
例 7: CIO 3一 (7+3-3+1)/2=4 sp 3杂化。
例 8: PO 33一(5+3-3+3)/2=4sp 3杂化。
例 9: PO 43一 (5+4-4+3)/2=4sp 3杂化。
键，其中有二个n 键）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第26卷第3期2011年6月
大学化学
UNIVERSITY CHEMISTRY
Vol．26No．3
Jun．2011关于中心原子杂化轨道数的计算方法
苏金昌
（大庆教育中心黑龙江大庆163001）
摘要对于H
m AB
n
型的共价分子（或离子），本文提出用公式G=V/2－3n计算中心原子A的杂化轨道
数，并由此确定对应的杂化轨道类型。
该方法简单、直接、有效。
关键词中心原子价层电子总数杂化轨道数杂化轨道类型
杂化轨道理论是大学化学的重要基础理论之一，主要用来讨论共价分子（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。
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，在杂化轨道理论里并没有系统论述，导致在应用杂化轨道理论教与学时遇到困难。
为了有利于应用杂化轨道理论阐述相关问题，本文给出一个有关中心原子杂化轨道数的计算公式，并根据计算得出的杂化轨道数确定对应的杂化轨道类型。
1中心原子杂化轨道数的计算公式
在H m AB n型共价分子（或离子）中，设A为选定的中心原子，H为与A直接相连的氢原子（或氢离子）配位体，B为与A直接相连的非氢原子及其离子（或价电子数不大于8的原子团及其离子，如OH 与OH－）配位体；n、m分别为B、H的数目（即配位数）；V为H m AB n型分子（或离子）的价电子总数，即所有原子（m个H、1个A和n个B）的价电子数之代数和。
计算价电子总数V时应该注意的是：对于阴离子要再加上所带的电荷数，例如，PO3－4的价电子总数V=5+6ˑ4+3=32；对于阳离子要再减去所带的电荷数，例如，NH4+的价电子总数V=5+1ˑ4－1=8。
根据价键理论，在共价分子（或离子）中，氢原子（H）的价层一般满足2电子的稳定结构，而非氢原子（B）的价层一般满足8电子的稳定结构。
当每个H、B都通过一个双电子的σ键与A共享2个电子时，满足2电子稳定结构的每个H的价电子就都参与了双电子σ键的形成，并没有剩余未成键的价电子；而每个B的价层8个电子中除了有2个是与中心原子A共用的σ键电子外，还有6个是未参与双电子σ键的电子，n个B共有6n个电子未参与σ键形成。
那么，对于H m AB n的V个价电子中余下的（V－6n）个价电子，如果假定它们都有在A与B、A与H之间形成双电子σ键的倾向，则中心原子A倾向参与形成双电子σ键的最大数为：（V－6n）/2，即V/2－3n。
假定在共价分子（或离子）中，中心原子键合时之所以进行轨道杂化，其主要目的是最大限度地促进中心原子与配位体之间形成更多牢固的σ键，即尽可能地促使σ键的数目倾向于最大。
因为“头碰头”式重叠的σ键越多、越牢固，构成的分子（或离子）就越稳定。
可见，中心原子倾向参与形成σ键的最大数与其杂化轨道数之间存在着对应关系。
若令G表示中心原子A的杂化轨道数，则计算中心原子杂化轨道数的公式可写为：
G=V/2－3n（1）由式（1）可知，G的大小与V、n有关。
即对于H m AB n型分子（或离子），其中心原子（A）的杂化轨道数（G），由分子（或离子）的价电子总数（V）和非氢配位体数目（n）决定。
（1）计算得出的中心原子的杂化轨道数及其杂化轨道类型、杂化轨道空间取向的对应关系归
纳在表1中。
表1中心原子杂化轨道数与杂化轨道类型及空间取向的对应关系
中心原子杂化轨道数（G）中心原子杂化轨道类型杂化轨道空间取向
2sp直线
3sp2平面三角
4sp3四面体
5sp3d三角双锥
6sp3d2八面体
7sp3d3五角双锥
2应用示例
例：次磷酸分子H2（HO）PO中P的杂化轨道数为：
G=V/2－3n=20/2－3（1+1）=4
其对应的杂化轨道类型是sp3。
应用式（1）计算了一些有代表性的分子（或离子）的杂化轨道数及对应的杂化轨道类型，其结果见表2，与有关文献报告相符。
根据式（1）计算得出的杂化轨道数判定对应的杂化轨道类型后，再进一步结合配位数讨论价键结构或判定共价分子（或离子）的几何构型，可以按常规方法处理，本文不再赘述。
表2代表性分子（或离子）的中心原子杂化轨道数及对应的杂化轨道类型
分子（或离子）实例V n G中心原子杂化轨道类型
H2O H2Se H2S H2Te804sp3
N2CO CN－C2－21012sp
SO2NO－2O3HONO1823sp2
SF2Cl2O SCl2ClO－22024sp3
XeF2I－3ICl－2IF－22225sp3d
NO－3（HO）2CO HONO22433sp2
NCl3PF3XeO32634sp3
SF4TeCl4O2XeF23445sp3d
XeF4IF4ICl43646sp3d2
IF5BrF5OXeF44256sp3d2
AlF3－6（HO）4XeO24866sp3d2
XeF6TeCl2－6TeBr2－65067sp3d3
3讨论
1）当m=0、n≠0时，即对于AB
n 型分子（或离子），式（1）的形式仍为：
19
第3期苏金昌：关于中心原子杂化轨道数的计算方法
29大学化学第26卷
G=V/2－3n
所不同的是这时的价电子总数V是1个A与n个B的价电子数之代数和。
2）当n=0时，式（1）可简化为：
G=V/2
此时G仅与V有关。
例如，H m A型分子（或离子）：H2S、H3O+、NH+4等。
3）对于V相同的不同分子（或离子），当n相同时，由式（1）可得出G是相同的。
说明这类分子（或离子）的中心原子的杂化轨道类型是相同的，也说明“等电子分子族”结构相似性的理论依据是其中心原子轨道杂化方式的一致性。
例如，表2中所列的各组实例。
4）在分子（或离子）中，多数价电子总数V是偶数。
对于少数V为奇数的分子（或离子），用（V+1）代替式（1）中的V，同样可以得出合理的结果。
例：在价电子总数为17的NO2中，N的杂化轨道数为：
G=（V+1）/2－3n=（17+1）/2－3ˑ2=3
其对应的杂化轨道类型是sp2。
5）由式（1）可知，求G值并不需要先确认中心原子价层里的孤电子对，就能直接得出合理结果。
这是本方法的独特创新之处，也是诸多其他方法［1-3］所不能的。
实际上，当确认了中心原子杂化轨道数及对应的杂化轨道类型，再结合配位数，其杂化轨道中有无未成键电子（或未成键电子分组情况）便一目了然。
也可以用式（2）计算未成键的杂化轨道数，即价层中未成键的电子组数（L）。
L=G－（n+m）（2）综上所述，应用本文提出的式（1），仅选择2个参数（V、n）就能直接得出中心原子的杂化轨道数并确定相应的杂化轨道类型，说明该方法是一种简单、直接、有效的方法。
但需要指出的是：这种计算方法对主族元素及主族元素与零族元素形成的单中心共价分子（或离子）是有效的，而对于含有过渡金属元素或含有多个中心原子的分子（或离子），则还有待进一步探讨。
参考文献
［1］张文广，韦斯林，王祖浩．化学教育，2008，29（6）：3
［2］吴集贵，曾正志，姚卡玲．大学化学，1991，6（6）：9
［3］李小平．大学化学，1987，2（6）：39。