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  • 1 # 涵mm962

    分子的立體構型是指分子中的原子在空間的排布,由鍵長和鍵角共同決定。在高中階段,判斷分子的空間構型,常用的方 法有3種。

    —、價層電子對互斥模型(VSEPR)

    早在1940年,希吉維克和坡維爾在總結實驗事實的基礎上提出了一種簡單的理論模型,用以預測簡單分子或離子的立體 結構.這種理論模型後經吉列斯比和尼霍爾姆在20世紀50年 代加以發展,定名為價層電子對互斥模型,簡稱VSEPR.

    價層電子對互斥模型的要點是:分子中的價電子對總是儘可能地互斥,均勻地分佈在分子中。

    對於ABm型分子或離子(A是中心原子,B是配位原子), 分子或離子的價電子對數可以透過下式確定:

    該式中,中心原子的價電子數等於中心原子的最外層電子數,配位原子中鹵素原子、氫原子按提供1個價電子計算,氧原 子和硫原子按不提供價電子計算,陽離子所帶的電荷代入時取 正值,陰離子所帶的電荷代入時取負值。

    (1)若價電子對全是成鍵電子對的分子或離子,則該分子或離子的空間構型見表1.

    (2)若價電子對是既有成鍵電子對又有孤電對的分子或 離子,則該分子或離子的空間構型見表2。

    例1試判斷下列粒子的空間構型:①NO2 ②ClO3-

    解析:①代人計算式n=2.5(四捨五入為3),又因為N上 有1個單電子(NO2中N為+4價),所以NO2分子的空間構型 為V形;②代人計算式n = (7 + l)/2 = 4,又因為Cl上有1對 孤電子對(其中Cl為+ 5價),所以ClO3-的空間構型為三角 錐形。

    二、雜化軌道理論

    美國化學家鮑林於1931年提出了雜化軌道理論,軌道雜化是指不同型別、能量相近的原子軌道,在形成分子的成鍵過程中重新組合成一系列能量相等的新的軌道。這種軌道重新組合的過程叫做雜化,所形成的新軌道稱為雜化軌道。高中階段常見的三種雜化軌道是:

    (1)1個ns軌道和3個np軌道雜化,得到正四面體形分佈 的4個sp3雜化軌道;

    (2)1個ns軌道和2個np軌道雜化,得到平面三角形分佈 的3個sp2雜化軌道;

    (3)1個ns軌道和1個np軌道雜化,得到直線形分佈的2 個sp雜化軌道。

    形成的雜化軌道只可以用於形成σ鍵和容納孤電子對,一 對孤電子對佔據一個軌道。

    根據分子(ABm)的結構式,再判斷出中心原子A上的孤電 子對數,即可預測出中心原子A的雜化型別.雜化軌道型別與 分子或離子的空間構型關係見表3。

    例2:試判斷HCHO分子的空間構型。

    解析:根據甲醛的結構式,可判斷出中心原子C上無孤電子對,需形成3個雜化軌道(π鍵不參與雜化),所以甲醛分子中的C原子採用sp2雜化,空間構型為平面三角形。

    評註:但凡能直接畫出結構式的分子,通常用雜化軌道理論 來判斷該分子的空間構型。

    三、等電子體原理

    人們研究分子結構時,根據許多類似的實驗事實,總結出一 條經驗規律: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,這一原理稱為“等電子體原理”。這裡的“結 構特徵”既包括分子的立體構型,又包括化學鍵的型別,但鍵角 並不一定相等.

    利用等電子體原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體 構型.常見的等電子體(見表4).

    例3試根據等電子體原理,判斷N2O的空間構型

    解析:N2O與CO2互為等電子體,CO2是直線形分子,所以 N2O的空間構型是直線形。

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