等电子体及杂化类型判断方法总结

价电子数相同、原子数相同的分子或离子具有相同的结构特征。这个原理称为等电子原理。如果只从概念入手，往往很难确定粒子B（与粒子A是等电子体）的化学式，或者尝试将它们全部写在一起。在测试写作中，我们常常只关注“价电子数”或“原子数”。 “数”在某一方面是相同的，答案是错误的。比如，写CH4分子的等电子体时，很多同学写成NH3（原子数不同）、CCl4（价电子数不同）等，至于越复杂的，错误就越多，这实际上反映了在于缺乏解决问题的方法。判断等电子体一般可采用以下方法：

1、同族元素的互换法

也就是说，给定粒子中的元素被其同族的元素替换。喜欢：

(1)CCl4等电子体的测定：IVA族元素可用SiCl4、GeCl4等代替； VIIA族元素可以被CF4、CBr4、CI4、CFCl3、替代；同时可以替代SiF4、SiFCl3、

(2)CO2等电子体的测定：可以用S原子代替O原子，得到COS和CS2。请注意，不能用Si 原子代替C 原子，因为CO2 和SiO2 的结构不同（前者是分子晶体，后者是原子）。水晶）。同理，BeCl2的等电子体也不能确定为MgCl2或BeF2（后两者是离子晶体）。

(3)确定SO42-的等电子体：用S原子代替O原子，得到S2O32-； NO3-的等电子体可确定为PO3-。

(4) 对于原子晶体也可以进行类似的推导：金刚石Cn和晶体硅Sin互为等电子体。

2.价电子迁移法

即给定粒子中某元素原子的价电子一一转移到成分中另一种元素的原子上，相应原子中的质子数也减少或增加，转变为元素具有相应数量的质子。

一般来说，讨论的元素都是s区或p区元素，即以主族元素居多。通常，如果相关元素的组数满足关系A+B=C+D（或A+B=2C），则可以考虑将A、B等替换为C、D（或将1A、1B替换）与2C）。喜欢：

(1)确定CO2的等电子体，除上述结果外，还可以采用价电子转移法：C和O原子的价电子数分别为4和6。从元素周期表中的位置来看，中间夹着一个N元素。N原子的价电子数为5，O原子给C原子一个电子。在电性质不变的情况下，质子数同时变为7（价电子同时变为5），则可以用两个N原子代替（由此也可以看出N2和CO是等电子体) 获得N2O;如果将C原子的两个价电子转移到两个O原子上，元素原子分别转化为1个Be和2个Cl，我们可以得到CO2的另一种等电子形式是BeCl2。

还可以判断：金刚石C2n和晶体硅Si2n的等电子也可以是金刚砂(SiC)n、GaAs、AlP等；石墨C2n和白石墨(BN)n互为等电子；无机苯B3N3H6和有机苯C6H6它们是等电子体。

(2)还可以推导出离子间的等电子子：利用N3-的等电子搜索方法，可以用1个C原子和1个O原子代替2个N原子，得到CNO-。

3. 电子电荷交换法

也就是说，将给定粒子中元素原子的价电子转换为粒子所携带的电荷。该方法可以实现分子和离子之间的相互区分。喜欢：

为了寻找CN-的等电子体，N原子的一个电子可以交换一个负电荷。然后N原子被C原子取代，离子带有两个负电荷。其等电子体为C22-；否则，CN-的等电子体电荷转化为1个电子，该电子给予C原子，即N2。如果将其赋予N原子，则得到CO。还可以确定HNO3的等电子体为HCO3-； ICl4- 和XeCl4 互为等电子体。

在分析具体问题时，通常会同时关联多种方法，灵活运用，从而快速、准确地回答问题。

例1. 具有CNO-的等电子体的分子和离子的化学式是_____和______（各写一种）。

分析：对于与CNO-等电子的分子，首先需要将这个电荷转化为价电子。该价电子通过C转化为N，得到N2O。当N转化为O时，得到CO2（也可以直接认为是N2O中的两个N原子的价电子转移到C和O得到CO2，然后CO2的价电子转移或类似的交换）元素进行离子搜索可以得到COS、CS2、BeCl2等，除了前面判断的N3-之外，还可以通过交换同族元素得到NO2+和CN22-。电荷交换。

答案：N2O或CO2或COS或CS2或BeCl2； N3- 或CNS- 或NO2+ 或CN22-。

例2 (1)根据等电子原理，写出CO分子的结构式；

(2)写出NO2+离子的电子式。

分析：CO分子的结构式和NO2+离子的电子式是中学不要求的。很难直接回答。但是，根据问题中给出的信息，您可以利用等电子原理找出具有已知结构的等电子体。CO和N2互为等电子体，NO2+和CO2互为等电子体。等电子体的结构是相同的。参考大家熟悉的N2的结构式和CO2的电子式就可以轻松回答这个问题。答案：C=O；

2. 杂交类型的判断

引入杂化轨道理论是为了更好地解释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的中心原子相互作用并重组具有相似能级和较低能量的价轨道。重新分配并构造新的轨道，即混合轨道。轨道杂化的目的是更有利于原子的成键。键合时能力更强，有利于分子的形成。关键是能否准确判断中心原子的杂化类型。如果正确判断杂化类型，结合分子组成和价层电子对互斥理论，很容易解决与分子构型和分子性质有关的问题。

1、替代法

以中学常见、熟悉的基本物质分子为原型，将原型分子中的部分原子或原子团替换为其他原子或原子团。所得新分子的中心原子与原型分子相应的中心原子具有相同的杂化类型。喜欢：

(1)判断CH3CH=CH2分子中C原子的杂化类型，可以看出，乙烯基取代了甲烷分子中的一个H原子，则甲基C原子为sp3杂化，也可以认为作为甲基取代乙烯分子。中一个H原子，因此两个不饱和C原子都是sp2杂化；

(2)(CH3)3N视为三个甲基取代了NH3分子中的三个H原子，因此分子中的N原子采用sp3杂化；

(3) H2O2视为取代H2O分子中H原子的羟基，H2O2中的O原子应为sp3杂化；

(4) B(OH)3 被视为三个羟基取代BF3中的F原子。可以看出B(OH)3中的B原子是sp2杂化的。

2.价电子对数计算方法

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以下计算确定：n=1/2（中心原子价电子对数）原子+各配位原子提供的价电子数）电子数（中心原子价电子数+各配位原子提供的价电子数m离子电荷数），阳离子取“-” ，阴离子记为“+”。根据价电子对的数量，可以得出以下结论：

分子价电子对数几何构型中心原子杂化类型

BeCl2 2 线性sp

BF3 3 平面三角形sp2

SiCl4 4 正四面体sp3

一般来说，计算出的n值就是杂化轨道的数量，可以直接对应中心原子的杂化类型。例如：SO42- n=4，中心S原子为sp3杂化； NO3- n=3，中心N原子为sp2杂化； ClO3-和ClO4-的n=4，Cl原子为sp3。杂化（但离子空间构型不同，从价层电子对互斥模型来看，前者为三棱锥，后者为正四面体）。

该方法不适用于结构不明确或复杂的分子和离子。例如，学生很难用这种方法来确定NO2+、H2B=NH2等的中心原子杂化类型，但可以通过其他方法来确定。

3.电子原理的应用

如果等电子体具有相同的结构特征，则等电子体中心原子的杂化类型相同。利用该方法将结构不明确或复杂的分子和离子转化为熟悉的等电子体，然后对其进行测定。例如，NO2+和H2B=NH2分别与CO2和CH2=CH2为等电子体，CO2和CH2=CH2的中心原子C原子分别为sp和sp2杂化。那么NO2+中心原子的N原子是sp杂化的， H2B=NH2的中心原子B和N都是sp2杂化的。

4、价格关键直接检验法

从杂化轨道理论我们知道，当原子形成键时，未杂化轨道形成键，杂化轨道形成键。如果它们不参与键合，则其余部分必定是杂化轨道中的孤对电子。当分析结构式已明确的分子或离子中心原子的杂化类型时，可直接用下式确定：杂化轨道数n=中心原子的键数+杂化轨道数。中心原子的孤电子对（重键中只有一个键，其余都是键），可以很容易地找到中心原子的杂化类型。喜欢：

(1)SiF4分子中Si原子轨道的杂化类型分析。基态Si 原子有4 个价电子，与4 个F 原子恰好形成4 个键。不存在未键合的电子。 n=4，则SiF4分子中的Si原子采用sp3杂化；