摘要：雜化軌道理論能解釋大多數分子的幾何構型及價鍵結構。 在使用該理論時，首先必須確定中心原子的雜
化形式，在未知分子構型的情況下，判斷中心原子雜化軌道型別有時比較困難，成為教學難點。本文總結幾種高
中階段判斷中心原子雜化軌道型別的方法。
關鍵詞：雜化軌道理論；價層電子對互斥理論；等電子原理
文章編號：1008-0546（2010）11-0060-02 中圖分類號：g632.41 文獻標識碼：b
doi：10.3
高中化學選修模組《物質結構與性質》（蘇教版）中介
紹了雜化軌道理論，這一重要理論能解釋大多數分子幾何
構型及價鍵結構。 在使用該理論時，首先必須確定中心原
子的雜化形式，在未知分子構型的情況下，判斷中心原子
雜化軌道型別有時比較困難，成為教學難點。 下面總結幾
種高中階段判斷中心原子雜化軌道型別的方法。
一、根據分子的空間構型判斷
根據雜化軌道理論，中心原子軌道採取一定的雜化
方式後，其空間構型和鍵角如下：
由此，可以根據分子的空間構型或鍵角來判斷中心
原子軌道的雜化方式。
例如：學生對於一些常見的簡單分子的結構都是熟
悉的，c2h2、co2 為直線型分子，鍵角為 180°，推斷其 c 原
子的雜化軌道型別為 sp；c2h4 、c6h6 為平面型分子，鍵角
為 120°， 推斷其 c 原子的雜化軌道型別為 sp2；ch4、ccl4
為正四面體，鍵角 109．5°，推斷其 c 原子的雜化軌道類
型為 sp3。
還可以擴充套件到以共價鍵形成的晶體，如：已知金剛
石中的碳原子、晶體矽和石英中的矽原子，都是以正四
麵體結構形成共價鍵的，所以也都是採用 sp3 雜化；已知
石墨的二維結構平面內，每個碳原子與其它三個碳原子
結合，形成六元環層，鍵角為 120°，由此判斷石墨的碳原
子採用 sp2 雜化。
二、根據價層電子對互斥理論判斷
教材的「拓展視野」 中介紹了價層電子對互斥理論，
根據該理論能夠比較容易而準確地判斷 ab
m 型共價子或離子的空間構型和中心原子雜化軌道型別。 中心原
子的價電子對數與價電子對的幾何分布、中心原子雜化
軌道型別的對應關係如下表（價電子對數＞4 的，高中階
段不作要求）。
運用該理論的關鍵是能準確計算出中心原子的價
電子對數，其計算方法是：
1．價電子對數 n ＝σ鍵的電子對和中心原子上的孤電子對
中心原子上的孤電子對數=1/2(a-xb)
2. σ鍵的電子對可由分子式確定。例如，h20中0有2對σ鍵電子對；nh3中n有3對σ鍵電子對
3．式中a為中心原子的價電子數對於主族元素，中心原子（a）的價電子數＝最外層電子數；x為與中心原子結合的原子數；b為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，氫為 1 ，其他原子等於「8-該原子的價電子數」。 離子在計算價電子對數時，還應加上負離子的電荷數或減去正離子的電荷數（絕對值）
3．中心原子孤電子對數＝n（價電子對數）－m（配位原
子 b 數）。
4． 雜化軌道由形成 σ 鍵的電子對和孤電子對佔據，
因此分子或離子的空間構型為雜化軌道構型去掉孤電
子對後剩餘的形狀。
例如：指出下列分子或離子的中心原子的雜化軌道
型別，並**它們的空間構型：⑴becl2、h2o、⑵so3、nh3、
⑶nh4＋、po43－。
解析：第⑴組都是 ab2 型分子，becl2 的價電子對數
n＝（2＋1×2）÷2＝2，be 採用 sp 雜化，n－m＝2－2＝0，無孤電子
對， 故分子呈直線型；h2o 的價電子對數 n＝（6＋1×2）÷2＝
4，o 採用 sp3 雜化，n－m＝4－2＝2，有 2 對孤電子對，故分子
呈折線型。
第⑵組都是 ab3 型分子，so3 的價電子對數 n＝（6＋0×3）÷2＝3，s 採用 sp2 雜化，n－m＝3－3＝0， 無孤電子對，故
分子呈平面三角形；nh3 的價電子對數 n＝（5＋1×3）÷2＝4，
n 採用 sp3 雜化，n－m＝4－3＝1，有 1 對孤電子對，故分子呈
三角錐型。
第⑶組都是 ab4 型離子，nh4＋的價電子對數 n＝（5＋
1×4－1）÷2＝4，n 採用 sp3 雜化，n－m＝4－4＝0，無孤電子對，
故分子呈正四面體；po43－的價電子對數 n＝（5＋0×3＋3）÷
2＝4，p 採用 sp3 雜化，n－m＝4－4＝0，無孤電子對，分子呈正
四面體結構。
三、根據 σ 鍵數和孤電子對數逆向判斷
根據價層電子對互斥理論，中心原子價電子對數＝σ 鍵
數＋孤電子對數，如果我們已知 σ 鍵數和孤電子對數，就可
以逆向判斷出中心原子價電子對數，從而判斷出雜化方式。
例如： 指出乙酸分子中標出原子
的雜化軌道型別以及它們周圍原子的
空間分布情況。
解析： 高中學生都能熟練書寫有機分子的結構式，
根據結構式就很容易得知 σ 鍵數和孤電子對數，從而判
斷出雜化方式。
1 號 c 形成 4 個 σ 鍵，無孤電子對，所以有 4 個價電
子對，c 原子為 sp3 雜化，其周圍 3 個 h 和 1 個 c 呈正四面
體分布；2 號 c 形成 3 個 σ 鍵，無孤電子對，所以有 3 個價
電子對，c 原子為 sp2 雜化，其周圍的 c、o、o 呈正三角形分
布；3 號 o 形成 2 個 σ 鍵，2 個孤電子對， 所以有 4 個價電
子對，c 原子為 sp3 雜化，其周圍的 c 和 h 呈折線形分布。
四、根據等電子原理判斷
教材的「資料卡」中介紹了等電子原理，即具有相同
價電子數和相同原子數的分子或離子具有相同的結構
特徵，這裡的結構特徵包括中心原子的雜化軌道型別、分
子的空間結構等。 因此，我們可以根據一些熟悉的分子的
雜化軌道型別來判斷與它互為等電子體的不熟悉的分子
的雜化軌道型別。
例如：指出 n2o 分子的空間構型和雜化軌道型別。
解析：教材中介紹的價層電子對互斥理論是比較淺顯的，並沒有介紹 n 作為配位原子應該如何計算價電子
對數，在解決這樣的題目時，教師不必加深補充介紹價
層電子對互斥理論， 可以採用等電子原理巧解。 因為
n2o 與 co2 互為等電子體，學生對於 co2 的結構非常熟
悉，直接根據直線型，判斷出 sp 雜化，當然也可以計算
出 co2 中的 c 原子的價電子對數 n＝（4＋0×2）÷2＝2，判斷
出 sp 雜化，直線型，所以 n2o 也應為 sp 雜化，直線型。
同樣， 如果要判斷 cns－的空間構型和雜化軌道類
型，我們大可不必研究究竟哪個原子是中心原子，哪個
是配位原子， 如何計算價電子對數， 直接根據 cns－與
co2 等電子體，來判斷 cns－為直線型，sp 雜化。
五、根據結構代換判斷
有機化學中的取代反應是指有機物分子裡某些原
子或原子團被其它原子或原子團所代替的反應，根據取
代反應機理，發生取代後，其中心原子的結構和成鍵方
式都應該不變。 由此啟發，對於一些複雜的分子，我們可
以將其中的某些原子團代換成原子，變成簡單熟悉的分
子，根據這個分子的空間構型和雜化軌道型別，來判斷
原來的分子的空間構型和雜化軌道型別。
例如：ch3－oh 等醇類，都可以看作 r—代換了 h2o
中的 h ， 因為 h2o 中 o 原子為 sp3 雜化， 所以 ch3－oh
中的 o 原子也為 sp3 雜化。
h2n－nh2 可以看作－nh2 代換了 nh3 中的 h ， 因為
nh3 中 n 原子為 sp3 雜化，所以 h2n－nh2 中的 n 原子也
為 sp3 雜化。
課程標準和高考說明對這部分的教學和考試要求是
這樣描述的：「能根據雜化軌道理論和價層電子對互斥理
論判斷簡單分子或離子的空間構型」， 處於認知性學習目
標的第三水平。 近幾年的高考題對這部分內容都有考查，
但難度不大。 因此，雖然這部分內容是教學難點，但並不是
考試難點。 所以，教師在教學這部分內容或講解這部分習
題時，不要隨意加深、加難，而要注意思維品質的培養，不
同的分子可以用同一方法判斷，同樣的分子也可以用不同
的方法判斷，根據學生的掌握情況靈活運用。
三、結論和建議
1．結論
通過乙個多學期的實驗，我把期末考試的成績和問
卷調查的情況進行了彙總後發現：採用「學生中心組」教
學手段的高一（2）、（3）班學生成績顯著也喜愛化學。 這
是因為「學生中心組」的教學手段充分調動了學生的積
極性。 他們自主地愉快地選擇自己有興趣的學習方式，
逐漸形成自己的學習方式， 充分發揮了學生的想象、創
新能力，使學生全身心的投入到課堂教學中，使化學的
學習更有成效。 因此，我覺得「學生中心組」的教學是可取的，是符合現今讓學生自主學習的思想的，也充
分調動了「教」與「學」的雙邊關係。
2．建議
此外，在進行學生中心組的教學手段中要注意以
下兩個方面。
（1）成員的選擇要有目的性，不可只憑興趣，要進
行綜合評定。
（2）教師要合理地安排中心組成員示範性實驗和
示範課程，不可一味讓學生示範，要有選擇性。
中心原子雜化軌道型別的判斷方法 元素雜化軌道型別
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雜化軌道理論簡介
s p型的三種雜化比 sp雜化軌道型別 sp2雜化軌道型別 sp3雜化軌道型別 如何判斷乙個化合物的中心原子的雜化型別？看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵，如果有1個三鍵，則其中有2個 鍵，用去2個p軌道，形成的是sp雜化 如果有1個雙鍵則其中有1個 鍵，形成的是sp2雜化 如果全部是單鍵，則形成的是s...
雜化軌道理論教學設計
一 教學設計背景 1 面向學生 高二學生 2 教材版本 人教版選修3 物質結構與性質 3 學科 高中化學 4 課時 1課時 5 課前準備 提前通知學生預習教材，下發學案 二 教學目標 知識與技能 認識共價分子結構的多樣性與複雜性，能用雜化軌道理論解釋分子空間構型。過程與方法 培養分析 歸納 空間想像...