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如何推测简单分子的空间构型?

来源:未知作者:石峰 点击:所属专题: 空间结构

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先求中心原子孤电子对数(m ) 利用经验规律: 可用 AX n a± 来表示只含一个中心原子的分子或离子的组成。 各符号含义: A—— 中心原子 X—— 中心原子结合的原子(可以是一种,也可以是多种) n—— 中心原子结合的原子的总数 公式: m = A 的价电子数-︱ X 的化合

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  1. 先求中心原子孤电子对数(m

利用经验规律:可用AXn来表示只含一个中心原子的分子或离子的组成。

各符号含义: A——中心原子

             X——中心原子结合的原子(可以是一种,也可以是多种)

             n——中心原子结合的原子的总数           

          公式: m=  A价电子数-︱X的化合价︳×n±a

                                 2

说明:

阳离子时相当于中心原子失电子,则”a,如NH4中,m=0

②阴离子时相当于中心原子得电子,则”a,如SO42—PO43—NO3中,m=0

HCNCH2Om=0H3Om=1

m为小数时,则进一步取整数。如NO2m0.5,这时应当作m=1

 (因为单电子也要占据一个轨道)

2.m+nm+n指中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子数之和,称为价层电子对数,即杂化轨道数),规律见如下表格(应熟记!):

m+n

2

3

4

5

6

空间构型(价电子对分布的几何构型)

直线形

平面三角形

正四面体

三角双锥

正八面体

杂化类型

SP

SP2

SP3

杂化轨道夹角

180°

120°

109.5°

/

/

注:通常也可由分子的空间构型来反推杂化类型!如金刚石、晶体硅、SiO2晶体结构中有正四面体结构,所以金刚石中的碳原子、晶体硅和SiO2晶体中的硅原子也都是采用SP3杂化形成共价键的;苯和石墨(平面形结构!)中的碳原子也都是采用SP2杂化形成共价键的。

二、该方法通常适合AXn分子或离子,对多元化合物无法处理。但我们熟悉的多元化合物分子可这样处理:

如:C2H2:因其结构为H-C≡C-H,直线型,故中心原子C的杂化类型为SP杂化,孤电子对数m=0(即碳的4个价电子全部参与成键了!)

HCN:因其结构为H-C≡N,孤电子对数m=0(即碳的4个价电子全部参与成键了!),n=2,m+n=2,故中心原子C的杂化类型为SP杂化,直线型分子。

CH2O孤电子对数m=0(即碳的4个价电子全部参与成键了!),n=3,m+n=3,故中心原子C的杂化类型为SP2杂化,平面三角型分子。

CH3Cl:孤电子对数m=0(即碳的4个价电子全部参与成键了!),n=4,m+n=4,故中心原子C的杂化类型为SP3杂化,四面体型分子(注:三个SP3杂化轨道分别与三个H通过σ键结合,另一个SP3杂化轨道与一个Cl原子结合,C-H键与C-Cl键的键长不相同,故应该构成四面体分子,而不是正四面体分子!)

C2H4中心原子C的杂化类型为SP2杂化,平面型分子。一般地:饱和烷烃中的碳采用SP3杂化;烯烃中的不饱和碳原子采用SP2杂化;炔烃中的不饱和碳原子采用SP杂化;

三、练习

化学式

中心原子含有

孤对电子对数(m

中心原子结合的

原子数(n)

中心原子价电子对数(m+n)

杂化类型

价电子对分布的几何构型

 

杂化轨道夹角

 

 

分子的空间构型

CO2

0

2

2

SP

直线形

180°

直线形

BeCl2

0

2

2

SP

直线形

180°

直线形

CS2

0

2

2

SP

直线形

180°

直线形

HCN

0

2

2

SP

直线形

180°

直线形

C2H2

0

/

/

SP

直线形

180°

直线形

BF3

0

3

3

SP2

平面三角形

120°

平面三角形

SO2

1

2

3

SP2

平面三角形

120°

V

SO3

0

3

3

SP2

平面三角形

120°

平面三角形

NO3

0

3

3

SP2

平面三角形

120°

平面三角形

CH2O

0

3

3

SP2

平面三角形

120°

平面三角形

C2H4

0

/

/

SP2

平面形

120°

平面形

CH4

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

正四面体

PO43

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

正四面体

H3O+

1

3

4

SP3

正四面体

109.5°

三角锥形

H2S

2

2

4

SP3

正四面体

109.5°

V

NH3

1

3

4

SP3

正四面体

109.5°

三角锥形

CH3Cl

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

四面体

H2O

2

2

4

SP3

正四面体

109.5°

V

OF2

2

2

4

SP3

正四面体

109.5°

V

SiO44

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

正四面体

SiCl4

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

正四面体

NH4+

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

正四面体

SO42

0

4

4

SP3

正四面体

109.5°

正四面体

解析:SO2:3条SP2杂化轨道中,其中2条SP2杂化轨道分别与2个O原子形成共价键,另一条SP2杂化轨道没有和其他原子形成共价键,故分子空间构型是V型而不是平面三角形!

H3O+4条SP3杂化轨道中,其中3条SP3杂化轨道分别与3个H原子形成共价键,另一条SP3杂化轨道没有和其他原子形成共价键,故分子空间构型是三角锥型而不是正四面体!

H2O4条SP3杂化轨道中,其中2条SP3杂化轨道分别与2个H原子形成共价键,另两条SP3杂化轨道没有和其他原子形成共价键,故分子空间构型是V型而不是正四面体!

OF24条SP3杂化轨道中,其中2条SP3杂化轨道分别与2个H原子形成共价键,另两条SP3杂化轨道没有和其他原子形成共价键,故分子空间构型是V型而不是正四面体!

(责任编辑:化学自习室)
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