
下列分子中属于SP3杂化的为 (ABD)A NH3 B H2O C C2H2 D CH4
判断分子的杂化类型可通过价层电子对数确定:价层电子对数=σ键数+孤电子对数,等于2为sp杂化,3为sp²杂化,4为sp³杂化。题目中NH₃、H₂O、CH₄的中心原子均为sp³杂化,而C₂H₂为sp杂化,因此正确答案为ABD。
NH₃(氨气)
中心N原子的价层电子对数=3个N-H σ键+1对孤电子对=4,对应sp³杂化。其四个sp³杂化轨道中,3个与H原子形成σ键,1个被孤电子对占据,分子构型为三角锥型,键角约107.3°。
H₂O(水)
中心O原子的价层电子对数=2个O-H σ键+2对孤电子对=4,为sp³不等性杂化。由于两对孤电子对的排斥作用,键角从理想四面体的109.5°压缩至约104.5°,分子呈V型。
CH₄(甲烷)
中心C原子的价层电子对数=4个C-H σ键+0对孤电子对=4,形成4个等价的sp³杂化轨道。分子构型为正四面体,键角109.5°,四个C-H键完全等同。
C₂H₂(乙炔)
每个C原子形成2个σ键(1个C-H键和1个C≡C键中的σ键),无孤电子对,价层电子对数=2,为sp杂化。分子呈直线型,键角180°。
公式计算法:价层电子对数=1/2(中心原子价电子数+配位原子提供电子数±电荷数)。例如NH₃中N的价层电子对数=(5+3)/2=4。
有机物规律:烷烃(如CH₄)中C为sp³杂化,烯烃为sp²杂化,炔烃为sp杂化。
等电子体类比:如NH₃与PH₃、H₂O与H₂S均为sp³杂化。
掌握价层电子对互斥理论(VSEPR)是判断杂化类型的核心,sp³杂化的特征是形成4个杂化轨道,可容纳4对电子(包括成键电子对和孤电子对)。这一理论不仅能解释分子构型,还能预测键角和极性,是理解分子性质的基础。