競(jìng)賽專題3分子結(jié)構(gòu)

1、競(jìng)賽專題3 分子結(jié)構(gòu)【競(jìng)賽要求】路易斯結(jié)構(gòu)式（電子式）。價(jià)層電子對(duì)互斥模型對(duì)簡(jiǎn)單分子（包括離子）幾何構(gòu)型的預(yù)測(cè)。雜化軌道理論對(duì)簡(jiǎn)單分子（包括離子）幾何構(gòu)型的解釋。共價(jià)鍵。鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能。 鍵和 鍵。離域 鍵。共軛（離域）的一般概念。等電子體的一般概念?！局R(shí)梳理】一、路易斯理論1、路易斯理論1916年，美國(guó)的 Lewis 提出共價(jià)鍵理論。認(rèn)為分子中的原子都有形成稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)（八隅律），求得本身的穩(wěn)定。而達(dá)到這種結(jié)構(gòu)，并非通過(guò)電子轉(zhuǎn)移形成離子鍵來(lái)完成，而是通過(guò)共用電子對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)共用一對(duì)電子，每個(gè)H均成為 He 的電子構(gòu)型，形成共價(jià)鍵。2、路易斯結(jié)構(gòu)式分子中還存在未用于形成共價(jià)鍵的

2、非鍵合電子，又稱孤對(duì)電子。添加了孤對(duì)電子的結(jié)構(gòu)式叫路易斯結(jié)構(gòu)式。如：HH 或 HH NN O=C=O C2H2（HCCH）有些分子可以寫(xiě)出幾個(gè)式子（都滿足8電子結(jié)構(gòu)），如HOCN，可以寫(xiě)出如下三個(gè)式子：哪一個(gè)更合理？可根據(jù)結(jié)構(gòu)式中各原子的“形式電荷”進(jìn)行判斷：q = n vn Ln b式中，q為 n v為價(jià)電子數(shù) n L為孤對(duì)電子數(shù) n b為成鍵電子數(shù)。判斷原則： 越接近于零，越穩(wěn)定。所以，穩(wěn)定性Lewis的貢獻(xiàn)在于提出了一種不同于離子鍵的新的鍵型，解釋了X 比較小的元素之間原子的成鍵事實(shí)。但Lewis沒(méi)有說(shuō)明這種鍵的實(shí)質(zhì)，適應(yīng)性不強(qiáng)。在解釋BCl3, PCl5 等未達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的分子時(shí)，

3、遇到困難。二、價(jià)鍵理論1927年，Heitler 和 London 用量子力學(xué)處理氫氣分子H2，解決了兩個(gè)氫原子之間化學(xué)鍵的本質(zhì)問(wèn)題，并將對(duì) H2 的處理結(jié)果推廣到其它分子中，形成了以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的價(jià)鍵理論(V. B. 法)1、共價(jià)鍵的形成A、B 兩原子各有一個(gè)成單電子，當(dāng) A、B 相互接近時(shí)，兩電子以自旋相反的方式結(jié)成電子對(duì)，即兩個(gè)電子所在的原子軌道能相互重疊，則體系能量降低，形成化學(xué)鍵，亦即一對(duì)電子則形成一個(gè)共價(jià)鍵。形成的共價(jià)鍵越多，則體系能量越低，形成的分子越穩(wěn)定。因此，各原子中的未成對(duì)電子盡可能多地形成共價(jià)鍵。例如：H2 中，可形成一個(gè)共價(jià)鍵；HCl 分子中，也形成一個(gè)共價(jià)鍵。N2

4、分子怎樣呢? 已知N 原子的電子結(jié)構(gòu)為：2s22p3 :N N:每個(gè)N原子有三個(gè)單電子，所以形成 N2 分子時(shí)，N 與N 原子之間可形成三個(gè)共價(jià)鍵。寫(xiě)成：:C O:形成CO分子時(shí)，與 N2 相仿，同樣用了三對(duì)電子，形成三個(gè)共價(jià)鍵。不同之處是，其中一對(duì)電子在形成共價(jià)鍵時(shí)具有特殊性。即C 和 O各出一個(gè) 2p 軌道重疊，而其中的電子是由O單獨(dú)提供的。這樣的共價(jià)鍵稱為共價(jià)配位鍵。于是，CO 可表示成： 配位鍵形成條件：一種原子中有孤對(duì)電子，而另一原子中有可與孤對(duì)電子所在軌道相互重疊的空軌道。在配位化合物中，經(jīng)常見(jiàn)到配位鍵。2、共價(jià)鍵的特征飽和性、方向性飽和性：幾個(gè)未成對(duì)電子（包括原有的和激發(fā)而生成的

5、），最多形成幾個(gè)共價(jià)鍵。例如：O有兩個(gè)單電子，H有一個(gè)單電子，所以結(jié)合成水分子，只能形成2個(gè)共價(jià)鍵；C最多能與H 形成4個(gè)共價(jià)鍵。方向性：各原子軌道在空間分布是固定的，為了滿足軌道的最大重疊，原子間成共價(jià)鍵時(shí)，當(dāng)然要具有方向性。 如: HClCl的3p 和H的1s軌道重疊，要沿著z軸重疊，從而保證最大重疊，而且不改變?cè)械膶?duì)稱性。再如：Cl2 分子，也要保持對(duì)稱性和最大重疊。3、共價(jià)鍵鍵型成鍵的兩個(gè)原子間的連線稱為鍵軸。按成鍵與鍵軸之間的關(guān)系，共價(jià)鍵的鍵型主要為兩種：（1）鍵 鍵特點(diǎn)：將成鍵軌道，沿著鍵軸旋轉(zhuǎn)任意角度，圖形及符號(hào)均保持不變。即鍵軌道對(duì)鍵軸呈圓柱型對(duì)稱，或鍵軸是n重軸。（2）鍵鍵

6、特點(diǎn)：成鍵軌道圍繞鍵軸旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，圖形重合，但符號(hào)相反。 如：兩個(gè)2 p 沿 z 軸方向重疊：YOZ 平面是成鍵軌道的節(jié)面，通過(guò)鍵軸。則鍵的對(duì)稱性為：通過(guò)鍵軸的節(jié)面呈現(xiàn)反對(duì)稱（圖形相同，符號(hào)相反）。 為“肩并肩”重疊。N2 分子中： 兩個(gè)原子沿z軸成鍵時(shí)，p 與 p “頭碰頭”形成鍵，此時(shí)，p和p，p和p以“肩并肩”重疊，形成鍵。1個(gè)鍵，2個(gè)鍵。4、共價(jià)鍵的鍵參數(shù)（1）鍵能AB(g) = A(g) + B(g) H = EAB = DAB 對(duì)于雙原子分子，解離能DAB等于鍵能EAB，但對(duì)于多原子分子，則要注意解離能與鍵能的區(qū)別與聯(lián)系，如NH3：NH3(g) = H(g) +NH2

7、(g) D1 = 435.1 kJ·mol-1NH2(g) = H(g) +NH(g) D2 = 397.5 kJ·mol-1NH(g) = H(g) +N(g) D3 = 338.9 kJ·mol-1三個(gè)D值不同，而且：E=（D1+D2+D3）/ 3 =390.5 kJ·mol-1。另外，E可以表示鍵的強(qiáng)度，E越大，則鍵越強(qiáng)。（2）鍵長(zhǎng)分子中成鍵兩原子之間的距離，叫鍵長(zhǎng)。一般鍵長(zhǎng)越小，鍵越強(qiáng)。例如：表2-1 幾種碳碳鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能鍵長(zhǎng)/pm鍵能/ kJ·mol-1CC154345.6C=C133602.0120835.1另外，相同的鍵，在不同

8、化合物中，鍵長(zhǎng)和鍵能不相等。例如：CH3OH中和C2H6 中均有CH鍵，而它們的鍵長(zhǎng)和鍵能不同。（3）鍵角是分子中鍵與鍵之間的夾角(在多原子分子中才涉及鍵角)。如：H2S 分子，HSH 的鍵角為 92°，決定了H2S 分子的構(gòu)型為“V”字形；又如：CO2中，OCO的鍵角為180°，則CO2分子為直線形。因而，鍵角是決定分子幾何構(gòu)型的重要因素。（4）鍵的極性極性分子的電場(chǎng)力以偶極矩表示。偶極矩=g（靜電單位）×d（距離，cm）即德拜（D）三、雜化軌道理論雜化：成鍵過(guò)程是由若干個(gè)能量相近的軌道經(jīng)疊加、混合、重新調(diào)整電子云空間伸展方向，分配能量形成新的雜化軌道過(guò)程。1、

9、理論要點(diǎn)：成鍵原子中幾個(gè)能量相近的軌道雜化成新的雜化軌道；參加雜化的原子軌道數(shù) = 雜化后的雜化軌道數(shù)?？偰芰坎蛔儯浑s化時(shí)軌道上的成對(duì)電子被激發(fā)到空軌道上成為單電子，需要的能量可以由成鍵時(shí)釋放的能量補(bǔ)償。2、雜化軌道的種類(lèi)sp 型：sp 雜化、sp雜化和sp雜化spd型：spd雜化、 spd雜化3、各種雜化軌道在空間的幾何分布 雜化類(lèi)型 sp3 sp2 sp sp3d或dsp3 sp3d2或d2sp3 立體構(gòu)型 正四面體 正三角形 直線形 三角雙錐體 正八面體4、用雜化軌道理論解釋構(gòu)型（1）sp 雜化BeCl2分子，直線形，用雜化軌道理論分析其成鍵情況，說(shuō)明直線形的原因。 Be：1s22s22

10、p0 sp 雜化:2 條sp雜化軌道是直線形分布，分別與 2 個(gè) Cl 的3p軌道成鍵，故分子為直線形。sp雜化，sp-1s，sp-sp均為鍵。C中未雜化的p與另一C中未雜化的p沿紙面方向形成鍵；而p 與p沿與紙面垂直的方向形成鍵。二氧化碳，直線形，C發(fā)生sp雜化，C 與 O 之間 sp-2px 兩個(gè)鍵，所以，OCO 成直線形。 C中未雜化的py與兩側(cè) O 的兩個(gè)py沿紙面方向成大鍵，C 中未雜化的pz與兩側(cè) O 的pz沿垂直于紙面的方向成鍵，故 CO2 中，C、O之間有離域鍵（兩個(gè)大鍵）。（2）sp2雜化BCl3 平面三角形構(gòu)型，B的 3 個(gè)sp2雜化軌道呈三角形分布，分別與 3 個(gè) Cl

11、的 3p 成鍵，分子構(gòu)型為三角形。屬于sp2雜化。乙烯 C發(fā)生sp2雜化，sp2雜化軌道與sp2雜化軌道形成1個(gè)CC 鍵，sp2雜化軌道與H的1s軌道形成4個(gè)CH 鍵；未雜化的p軌道之間形成鍵，故分子中有碳碳雙鍵存在。（3）sp3雜化 甲烷 C發(fā)生sp3雜化，4個(gè)軌道呈正四面體分布，4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)H的1s軌道形成鍵，因沒(méi)有未雜化的電子（軌道），故CH4分子中無(wú)雙鍵。（4） s-p-d 雜化PCl5 三角雙錐，P：1s22s22p63s23p33d 0 5個(gè)sp3d 雜化軌道呈三角雙錐形分布，分別與 5 個(gè)Cl 的 3p成鍵?？臻g圖形為：（5）H2O 、NH3等的雜化：涉及孤電子對(duì)

12、的雜化H2O：兩個(gè)含單電子的sp3雜化軌道與2個(gè)H的1s軌道形成鍵，含孤電子對(duì)的兩個(gè)sp3雜化軌道不成鍵，故水呈V形結(jié)構(gòu)。水分子中的OH鍵的夾角本應(yīng)為109°28，但由于孤電子對(duì)的斥力，鍵角變小，為104°45。NH3：?jiǎn)坞娮诱紦?jù)的sp3雜化軌道分別與 H 的1s成鍵，孤對(duì)電子占據(jù)的sp3單獨(dú)占據(jù)四面體的一個(gè)頂角。由于孤對(duì)電子的影響，HNH鍵的鍵角小于109°28，為107°18。四、價(jià)層電子對(duì)互斥理論（Valance Shell Electron Pair Repulsion Theory）簡(jiǎn)稱VSEPR 適用AX n型分子1、理論要點(diǎn)：AX n 型分

13、子的空間構(gòu)型總是采取A的價(jià)層電子對(duì)相互斥力最小的那種幾何構(gòu)型；分子構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)數(shù)有關(guān)（包括成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)）；分子中若有重鍵（雙、叁鍵）均視為一個(gè)電子對(duì)；電子對(duì)的斥力順序：孤對(duì)電子對(duì)與孤對(duì)電子對(duì)間斥力孤對(duì)與鍵對(duì)間鍵對(duì)與鍵對(duì)間；鍵對(duì)電子對(duì)間斥力順序叁鍵與叁鍵叁數(shù)與雙鍵雙鍵與雙鍵雙鍵與單鍵單與單鍵。2、判斷共價(jià)分子構(gòu)型的一般規(guī)則第一步：計(jì)算孤對(duì)電子對(duì)數(shù)。用通式AX nEm來(lái)表示所有只含一個(gè)中心原子的分子或離子的組成，式中A表示中心原子,X表示配位原子,下標(biāo)n表示配位原子的個(gè)數(shù)，E表示中心原子上的孤對(duì)電子對(duì),下標(biāo)m是孤對(duì)電子對(duì)數(shù)。已知分子或離子的組成和原子的排列順序時(shí)，m值可用下式確定：m=

14、(A的族價(jià)-X的化合價(jià)×X的個(gè)數(shù)+/-離子電荷相應(yīng)的電荷數(shù))/2（說(shuō)明：如m=0.5，也當(dāng)1處理,因?yàn)閱坞娮右舱紦?jù)一個(gè)原子軌道）。請(qǐng)計(jì)算SO2、SO42-和NO2+的m值。第二步： 計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)，并確定VSEPR模型。通式中的m+n的值就是價(jià)層電子對(duì)數(shù)，而價(jià)層電子對(duì)數(shù)與VSEPR模型是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的。m+n=2，是直線形；m+n=3，是平面三角形；m+n=4，是正四面體； m+n=5，是三角雙錐體；m+n=6，是正八面體。第三步：確定分子構(gòu)型。分子構(gòu)型是去除了孤對(duì)電子對(duì)后的形狀。確定H2O、NH3和CH4的分子構(gòu)型。表2-2 價(jià)層電子對(duì)數(shù)與分子空間構(gòu)型 雜化類(lèi)型鍵對(duì)電子對(duì)數(shù)孤對(duì)電子

15、對(duì)數(shù)分子類(lèi)型分子空間構(gòu)型實(shí)例2sp20AB2直線形BeCl2，CO2，HgCl23sp230AB3平面三角BF3，BCl3，SO3，CO32，NO321AB2V形SO2，SnCl2，NO24sp340AB4正四面體CH4,CHCl3,CCl4,NH4+,SO42,PO4331AB3三角錐NH3，NF3，SO3222AB2V形H2O，SCl2，ClO25sp3d50AB5雙三角錐PCl5，AsF541AB4變形四面體TeCl4，SF432AB3T形ClF323AB2直線形XeF2，I36sp3d260AB6正八面體SF6，SiF6251AB5四方錐IF5，SbF5242AB4平面四方形XeF4價(jià)

16、層電子對(duì)互斥理論局限性：對(duì)于復(fù)雜的多元化合物無(wú)法處理；無(wú)法說(shuō)明鍵的形成原理和鍵的相對(duì)穩(wěn)定性。五、離域鍵（大鍵）1、定義：在多原子分子中如有相互平行的p軌道，它們連貫重疊在一起構(gòu)成一個(gè)整體，p電子在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)形成型化學(xué)鍵，這種不局限在兩個(gè)原子之間的鍵稱為離域鍵，或大鍵。以表示。n為參與大鍵的原子數(shù)，m為大鍵的電子數(shù)。 中m = n時(shí)，稱正常離域鍵，如苯分子中含；mn時(shí)形成多電子離域鍵，如苯胺分子中含；mn時(shí)，缺電子離域大鍵，如乙硼烷分子中含。2、形成大鍵的條件這些原子都在同一平面上；這些原子有相互平行的p軌道；p軌道上的電子總數(shù)小于p軌道數(shù)的2倍。3、化合物分子中的離域鍵（1）苯C6H6分子

17、中，每個(gè)C原子均采用sp2雜化，在生成的3個(gè)sp2雜化軌道中，2個(gè)與相鄰的C原子形成sp2-sp2 CC鍵，生成C的六元環(huán)，還有1個(gè)sp2雜化軌道與H原子的s軌道生成sp2s CH 鍵，C、H原子都在同一平面上，每個(gè)C原子上未雜化的p軌道與分子平面垂直相互重疊，形成一個(gè)大鍵，記作。（2）在CO離子中，中心C原子用sp2雜化軌道與3個(gè)O原子結(jié)合，四個(gè)原子在同一平面上，C的另一個(gè)p軌道與分子平面垂直，其余三個(gè)O原子也各有一個(gè)與分子平面垂直的p軌道，這四個(gè)互相平行的p軌道上共有四個(gè)p電子，再加上CO離子中的兩個(gè)離子電荷共有6個(gè)電子，生成的大鍵記為。（3）CO2分子中，C原子用sp雜化軌道與兩個(gè)氧原子

18、結(jié)合，剩下的py和pz軌道分別與兩個(gè)氧原子的py和pz軌道形成兩個(gè)包含三個(gè)原子、四個(gè)電子的大鍵，記作y和z。其他化合物的分子中，有許多也含有大鍵，如O3分子中含， ClO2分子中含， NO 、SO3 、BF3中都含。還有一些化合物分子中存在多個(gè)大鍵，如BeCl2和NO中都含二個(gè)，乙硼烷B2H6分子中含二個(gè)。六、等電子原理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)早在1919年，人們?cè)谘芯恳恍╇p原子分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相同的分子具有許多相似的物理性質(zhì)，如CO和N2分子具有14個(gè)電子（10個(gè)價(jià)電子），它們的物理性質(zhì)比較見(jiàn)下表：表5-3 CO和N2的物理性質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/T/ P/1.01×10PaV/mL·

19、;mol1/g·L1CO28199191.514034.5931.250N228209.0195.846.833.5901.251我們把像CO和N2分子這種結(jié)構(gòu)相同、物理性質(zhì)相似的現(xiàn)象稱做等電子原理。這種物質(zhì)如CO和N2互稱為等電子體，在等電子體的分子軌道中，電子排布和成鍵情況是相似的。等電子體的結(jié)構(gòu)雖相同，但物理性質(zhì)不一定相似，根據(jù)等電子原理，我們可以根據(jù)已知一些分子結(jié)構(gòu)推測(cè)出另一些與它等電子的分子空間構(gòu)型，如已知O3（18電子）為角形結(jié)構(gòu)，分子中含有一個(gè)，中間的O與相鄰兩個(gè)O以鍵連結(jié)，可以推知與它互為等電子體的SO2、NO也應(yīng)是角形，分子中存在的大鍵；如前所知CO（24電子）為平

20、面三角形結(jié)構(gòu)，有一個(gè)，可以推知等電子體的NO、BO、BF3，SO3也應(yīng)是平面三角形結(jié)構(gòu)，且都存在一個(gè)的大鍵。【典型例題】例1、寫(xiě)出POCl3的路易斯結(jié)構(gòu)式。分析：應(yīng)當(dāng)明確在POCl3里，P是中心原子。一般而言，配位的氧和氯應(yīng)當(dāng)滿足八偶律。氧是二價(jià)元素，因此，氧原子和磷原子之間的鍵是雙鍵，氯是1價(jià)元素，因此，氯原子和磷原子之間的鍵是單鍵。然而使配位原子滿足八偶律，即畫(huà)出它們的孤對(duì)電子。ClClO=pCl解： 例2、給出POCl3的立體構(gòu)型。分析：應(yīng)用VSEPR模型，先明確中心原子是磷，然后計(jì)算中心原子的孤對(duì)電子數(shù)：n = 5 2 3 × 1 = 0所以，POCl3屬于AX4E0 = A

21、Y4型。AY4型的理性模型是正四面體。由于氧和磷的鍵是雙鍵，氯和磷的鍵是單鍵，所以POCl109°28,而ClPCl109°28。解：POCl3，呈三維的四面體構(gòu)型，而且，POCl109°28，而ClPCl109°28。例3、給出POCl3的中心原子的雜化類(lèi)型。分析：先根據(jù)VSEPR模型確定，POCl3屬于AY4型（注意：不能只考慮磷原子周?chē)兴膫€(gè)配位原子，雜化類(lèi)型的確定必須把中心原子的孤對(duì)電子考慮在內(nèi)。本題恰好AX n+ m = AY n（m = 0），如果不寫(xiě)解題經(jīng)過(guò)，可能不會(huì)發(fā)現(xiàn)未考慮孤對(duì)電子的錯(cuò)誤。）AY4的VSEPR模型是正四面體。因此，POC

22、l3屬于三維的不正的四面體構(gòu)型。解：POCl3是四配位的分子，中心原子上沒(méi)有孤對(duì)電子，所以磷原子取sp3雜化類(lèi)型，但由于配位原子有兩種，是不等性雜化（POCl109°28， 而ClPCl109°28 ）。例4、BF3分子有沒(méi)有pp大鍵？分析：先根據(jù)VSEPR模型確定BF3分子是立體構(gòu)型。然后根據(jù)立體構(gòu)型確定BF3分子的B原子的雜化軌道類(lèi)型。再畫(huà)出BF3分子里的所有軌道的圖形，確定有沒(méi)有平行的p軌道。最后統(tǒng)計(jì)BF3分子里的價(jià)電子總數(shù)，用價(jià)電子總數(shù)減去鍵的電子和孤對(duì)電子的電子數(shù)，剩下的就是在平行p軌道中有幾個(gè)電子。解：BF3分子的B原子取sp2雜化軌道，并用它跟F原子形成3個(gè)鍵

23、，分子的所有原子處在同一個(gè)平面上，B原子有一個(gè)2p軌道沒(méi)有參加雜化，這個(gè)軌道是和分子平面垂直的。F原子有7個(gè)電子，分居于2s軌道和2p軌道，其中的一個(gè)p軌道和B原子的sp2雜化軌道形成鍵，另外3個(gè)軌道是2s，兩個(gè)2p軌道。這2個(gè)p軌道中，只可能有一個(gè)軌道取垂直于分子平面的方向。這時(shí)，另一個(gè)p軌道就位于分子平面，而且，3個(gè)F原子的這3個(gè)位于分子平面上的p軌道是不平行的。它們和F的2s軌道都是孤對(duì)電子的軌道。BF3分子里的價(jià)電子總數(shù)為3 + 3 ×7 = 24。 24 3 ×2（3個(gè)鍵） 4 × 3（每個(gè)F原子有2對(duì)孤對(duì)電子）= 6。所以，BF3分子里有型大鍵。例5、

24、以下分子哪些屬于等電子體？BF3、CO、BF、PO分析：一般而言，等電子體具有相同的通式和相等的價(jià)電子總數(shù)。等電子體具有相同的電子結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。解：BF3和CO的價(jià)電子總數(shù)都是24，而且都有AX3的通式，因此，它們是等電子體。他們的中心原子都取sp2雜化軌道，它們都是一個(gè)型大鍵。BF和PO盡管有相同的空間構(gòu)型、相同的sp3雜化中心原子，但是它們不是等電子體，因此，它們的電子結(jié)構(gòu)是不同的。BF里只有鍵，而PO里除了有鍵外，還有dp大鍵。例6、BF3的幾何構(gòu)型為平面正三角形，而NF3卻是三角錐形，試用雜化軌道理論加以說(shuō)明。分析：用sp2雜化軌道、sp3雜化軌道的空間構(gòu)型及等性雜化和不等性雜化軌道

25、加以說(shuō)明。解：在BF3中B原子以三個(gè)sp2雜化軌道分別與三個(gè)F原子的2P軌道形成3個(gè)sp2 p鍵，B原子的三個(gè)sp2雜化軌道是等性雜化軌道，其空間構(gòu)型為平面正三角形，所以BF3的幾何構(gòu)型亦為正三角形。而在NF3中，N原子形成4個(gè)sp3雜化軌道，其中有一個(gè)雜化軌道已排布2個(gè)電子（孤電子對(duì)），能量稍低，另外3個(gè)雜化軌道僅排1個(gè)電子，能量稍高。N原子用這三個(gè)能量相等的、各排布有1個(gè)電子的sp3雜化軌道分別與3個(gè)F原子的2p軌道形成3個(gè)sp3 p鍵。由于孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用，致使sp3 p鍵間的夾角小于109 28（實(shí)為102.5）NF3分子的幾何構(gòu)型為三角錐形。例7、試用價(jià)層電子對(duì)互斥理論

26、判斷ClF3的分子構(gòu)型。分析：Cl原子有7個(gè)價(jià)電子，3個(gè)F原子共提供3個(gè)電子，使Cl原子的價(jià)電子總數(shù)為10，即有5對(duì)電子。這5對(duì)電子將分別占據(jù)一個(gè)三角雙錐的5個(gè)頂角，其中有2個(gè)頂角為孤電子對(duì)所占據(jù)，3個(gè)頂角為成鍵電子對(duì)占據(jù)，因此配上3個(gè)F原子時(shí)，共有3種可能的結(jié)構(gòu)，如圖所示：在上述結(jié)構(gòu)中最小角度為90所以把90角的排斥列表，對(duì)上述三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析如下：ClF3的結(jié)構(gòu)abc90孤電子對(duì)一孤電子對(duì)排斥作用數(shù)01090孤電子對(duì)一成鍵電子對(duì)排斥作用數(shù)63490成鍵電子對(duì)一成鍵電子對(duì)排斥作用數(shù)022從上表中的對(duì)比，可見(jiàn)（a）、（c）中沒(méi)有90孤電子對(duì)一孤電子對(duì)排斥，其中（c）中又有較少的孤電子對(duì)一成鍵電

27、子對(duì)排斥，因而結(jié)構(gòu)（c）中靜電斥力最小，它是一種比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。解：ClF3的分子構(gòu)型為T(mén)形結(jié)構(gòu)。【知能訓(xùn)練】1、寫(xiě)出下列幾種物質(zhì)的Lewis結(jié)構(gòu)： （1）H2O3（火箭燃料） （2）NaOCl（漂白劑） （3）C2H6SiCl2（二甲基二氯硅烷，硅橡膠的原料）2、NCl5能否穩(wěn)定存在? 并簡(jiǎn)述理由。3、利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷下列分子和離子的幾何構(gòu)型（總數(shù)、對(duì)數(shù)、電子對(duì)構(gòu)型和分子構(gòu)型）AlCl3 H2S SO NH NO2 IF34、寫(xiě)出符合下列條件的相應(yīng)的分子或離子的化學(xué)式：（1）氧原子用sp3雜化軌道形成兩個(gè)鍵 。（2）氧原子形成一個(gè)三電子鍵 ，氧原子形成兩個(gè)鍵 。（3）硼原子用sp3

28、雜化軌道形成三個(gè)鍵 ；硼原子用sp3雜化軌道形成四個(gè)鍵 。（4）氮原子形成兩個(gè)鍵 ；氮原子形成四個(gè)鍵 。5、（1）畫(huà)出NH3和NF3分子的空間構(gòu)型，并用和表示出鍵的極性。（2）比較這兩個(gè)分子極性大小并說(shuō)明原因。6、丁二烯是一個(gè)平面形分子，試確定它的成鍵情況。7、在地球的電離層中，可能存在下列離子：ArCl、OF、NO、PS、SCl。請(qǐng)你預(yù)測(cè)哪種離子最穩(wěn)定，哪種離子最不穩(wěn)定。說(shuō)明理由。8、在極性分子中，正電荷重心同負(fù)電荷重心間的距離稱偶極長(zhǎng)，通常用d表示。極性分子的極性強(qiáng)弱同偶極長(zhǎng)和正（或負(fù)）電荷重心的電量（q）有關(guān)，一般用偶極矩（）來(lái)衡量。分子的偶極矩定義為偶極長(zhǎng)和偶極上一端電荷電量的乘積，即

29、d·q。試回答以下問(wèn)題：（1）HCl、CS2、H2S、SO2 4種分子中0的是 ；（2）對(duì)硝基氯苯、鄰硝基氯苯、間硝基氯苯，3種分子的偶極矩由大到小的排列順序是： ；（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得：PF31.03德拜、BCl30德拜。由此可知，PF3分子是 構(gòu)型，BC13分子是 構(gòu)型。（4）治癌藥Pt(NH3)2Cl2具有平面四邊形結(jié)構(gòu)，Pt處在四邊形中心，NH3和Cl分別處在四邊形的4個(gè)角上。已知該化合物有兩種異構(gòu)體，棕黃色者0，淡黃色者=0。試畫(huà)出兩種異構(gòu)體的構(gòu)型圖，并比較在水中的溶解度。構(gòu)型圖：淡黃色 ，棕黃色 ；在水中溶解度較大的是 。9、填表：分子或離子NO2SO3NHTeCl4IF5中心

30、原子雜化類(lèi)型中心原子孤電子對(duì)數(shù)分子中鍵數(shù)分子中鍵數(shù)分子形狀10、已知NO、CO互為等電子體，為什么不包括SiO、PO？11、假設(shè)有一個(gè)分子只含有H、N、B其，中HNB211，它的分子量為80.4，且發(fā)現(xiàn)它是非極性分子，抗磁性分子。（1）此分子有兩種可能構(gòu)型A和B，其中A比B要穩(wěn)定。請(qǐng)畫(huà)出它們的結(jié)構(gòu)式，并說(shuō)明為什么A比B要穩(wěn)定？（2）說(shuō)明A和B分子中化學(xué)鍵的類(lèi)型；（3）說(shuō)明A和B分子為什么是非極性抗磁性分子；（4）標(biāo)明A分子中成鍵骨架原子的形式電荷，并簡(jiǎn)述理由。12、請(qǐng)就BF3的有關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題：（1）幾何構(gòu)型及其成鍵情況；（2）分子是否有極性？（3）如果把BF3與乙醚放在一起，BF3鍵長(zhǎng)從

31、130pm增加到141pm，試問(wèn)所成新化合物的成鍵情況及其極性如何？參考答案：1(1)    (2)    (3)2NCl5不能穩(wěn)定存在。因?yàn)镹屬于第二周期元素，其可以穩(wěn)定存在的化合物的最大配位數(shù)是4。3解題思路：根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，計(jì)算單電子個(gè)數(shù)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)，進(jìn)而判斷分子的構(gòu)型（注意:必須考慮離子的價(jià)態(tài)！）4、（1）H2O或醚 （2）O，O2 （3）BX3，BX（X為鹵族元素） （4）N2，NH或季銨鹽類(lèi)5、（1） （2）NF3分子的極性比NH3分子的極性小。在這兩個(gè)分子中，都有一個(gè)sp3雜化軌道為N原子的一對(duì)孤對(duì)電子所占據(jù)。對(duì)NF3來(lái)說(shuō)，NF鍵的極性較大，而且偶極矩指向F原子，而N原子中由于孤對(duì)電子產(chǎn)生的偶極矩是指向孤對(duì)電子，方向正好與NF鍵產(chǎn)生的偶極矩相反，抵消了NF鍵產(chǎn)生