Question

根据杂化理论回答下列问题：

分子	CH4	H2O	NH3	CO2	C2H4
键角	109.5°	104.5°	107.3°	180°	120°

(1)上表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键？以何种类型杂化轨道成键？

(2)NH₃和H₂O的键角为什么比CH₄小？CO₂键角为何是180°？乙烯的键角又为何为120°？

Answer 1

(1)表中所给物质中心原子都是以杂化轨道与其他原子成键的。

分子	CH4	H2O	NH3	CO2	C2H4
杂化类型	sp3	sp3	sp3	sp1	sp2

(2)NH₃和H₂O分子中N和O原子都是采取sp³杂化，但有的杂化轨道中由原子本身的孤对电子占据着，电子云密度大，对其他成键的电子的杂化轨道有排斥作用，所以NH₃和H₂O的键角被压缩而小于109.5°。CO₂分子中C原子是以sp¹杂化的，形成两条sp－pδ键，分子为直线形，所以CO₂键角为180°。在C₂H₄分子中，两个C原子都采取sp²杂化，两原子各以一个sp²杂化轨道上的电子相互配对形成一个δ键；每个C原子的另外两个sp²杂化轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道的电子配对形成共价键；每个碳原子剩下的一个未参与杂化的2p轨道能够以“肩并肩”的方式重叠，该轨道上的电子配对形成一个π键，所以C₂H₄分子中C-H键键角为120°。