Question

CH4、H2O、NH3中心原子杂化态皆是sp3,其键角大小是否相同?为什么?其空间构型各为何?

CH4、H2O、NH3中心原子杂化态皆是sp3,其键角大小是否相同?为什么?其空间构型各为何?

Answer 1

键角不同。构型为CH4 正四面体 NH3 三角锥形 H2O 折线形。
原因是因为SP3轨道有的是去和氢原子成键，有的则被中心原子的孤对电子占据。
孤对电子与成键电子相比，斥力比较大，或者你就理解为孤对电子比较胖，使得成键电子的夹角变小。
例如CH4里没有孤对电子，NH3里有一对孤对电子，所以N-H的键角小于C-H的。
同理H-O的更小。
实测数据也是符合规律的。

Answer 2

杂化轨道中杂化轨道数等于参加杂化的轨道数，而C N O的价层电子数分别为4 5 6 杂化后轨道数都为4，根据能量最低原理排布得到：C四个轨道层上每层一个电子；N有一层含2个电子称孤对电子，其余都是一个电子一层，这种排布式成为NH3不等性sp3杂化；O含两对孤对电子，其余两层都是一个电子，为H2O不等性sp3杂化。由于孤对电子的排斥力大于成键电子，所以氨气和水的键角都小于109度28分，且孤对电子不显形，所以CH4为正四面体，NH3为三角锥，H2O为折线形

Answer 3

CH4、H2O、NH3中心原子杂化态皆是sp3,其键角大小不同。
CH4：中心原字为C原子，其最外层的四对电子完全相同， 正四面体结构，109度28分键角
H2O：中心原字为O原子，其最外层的四对电子不同，与H共用的两对相同，还有两对孤对电子(完全是自己的)，更加靠近氧原子，对共用电子对产生排斥，使其键角缩小，“V”型结构，104.5度键角
NH3：中心原字为N原子，其最外层的四对电子不同，与H共用的3对相同，还有一对孤对电子(完全是自己的)，更加靠近氮原子，对共用电子对产生排斥，使其键角缩小，三角锥型结构，107度18分键角