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等电子体的性质相似吗?

来源:未知作者:吴星 点击:所属专题: 等电子体

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高中化学课程标准中对等电子体提出了如下学习目标:结合实例说明“等电子原理”的应用。根据高中化学课程标准编写的高中化学教材中,对等电子 体和等电子原理都作了不同呈现方式和不同要求的阐述(见表3- 12)。 那么,等电子体的性质一定相近吗? 等电子原理从1919年美国

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高中化学课程标准中对等电子体提出了如下学习目标:结合实例说明“等电子原理”的应用。根据高中化学课程标准编写的高中化学教材中,对等电子 体和等电子原理都作了不同呈现方式和不同要求的阐述(见表3- 12)。

等电子体的性质相似吗?

 

那么,等电子体的性质一定相近吗?

等电子原理从1919年美国物理化学家欧文•朗缪尔(Irving Langmuir) 提出来之后,历经半个多世纪,其内容随着学科的发展也有了修正,从原来主 要是讨论物质物理性质之间的相似而转为主要是讨论物质(分子、离子)结构的相似性。

1919年,朗缪尔提出:原子数相同,电子数相同的分子,结构相同,物理性质相近,称之为等电子原理,相应的物质互称为等电子体(Isoelectromic Species)0有些文献也表述成:具有相同电子数和相同重原子(即比氢重的原子)数的分子(或离子),通常具有相似的电子结构,相似的分子构型(重原子的几何排布)和某些相似的性质。这条规律叫做等电子原理。具有等电子特征的一些物质互称为等电子体。

例如,在N2和CO,CO2和N2O中,前者电子数和原子数都分别为14和 2;后者都分别为22和3,所以N2和CO(见表3-13),CO2和N2O分别为等电子体。同理可分析C6H6(苯)和N3B6H6(俗称无机苯)也为等电子体,实验 表明它们有相似的电子结构、相似的几何构型和某些相似的性质:都为平面六 元环结构,C、B、N都呈sp2杂化,分子内都存在等电子体的性质相似吗?离域键,分子都比较稳定, 都具有高熔点、较稳定的性质。

等电子体的性质相似吗? 

运用等电子原理,可以推测或预测某些分子或离子的结构。如分子 S4N4H4和S8是等电子体,根据等电子原理,S4N4H4具有类似S8的结构; ClF5、ClOF4、XeOF4都具有四方锥形的结构,因为它们都是等电子体。

等电子原理有很多实际应用,例如在研制半导体材料中,由于半导体化合 物是一类等电子体,所以从开始利用锗和硅的半导体性质后,等电子原理便启 发着人们,在研究制备半导体材料方面指出了方向。如AlP、GaP、InP、GaAs 等许多半导体化合物已被广泛地应用,就是等电子原理的运用成果。

必须指出,等电子体的结构相近,某些物理性质相似,但多数化学性质差 异很大。如N2、CO、CN、O22+等都是等电子体,CO、CN的毒性很大,而 N2无毒;CO、CN的配位能力很强,而N2的配位能力很弱;O22+的反应活性 很强,而N2的反应活性很弱等。

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