化學競賽專題講座二(已修改)
2025-06-19 17:08 本頁面
【正文】 化學競賽專題講座胡征善二、共價粒子的空間構型（分子結構）元素原子所形成共價粒子的空間構型（判定理論） Lewis結構 共振論價層電子互斥模型（VSEPR）等電體原理雜化軌道（一）共價粒子Lewis結構式每個原子價層電子數(shù)達到8（H為2），即為穩(wěn)定結構——八隅律電子式（點式）結構式（線式）點線式 一、Lewis結構 共振論1．令共價粒子中所有原子價層電子數(shù)為8（H為2）時的電子總數(shù)為n0，實際各原子價層電子數(shù)之和（加陰離子的電荷數(shù)、減陽離子的電荷數(shù)）為nv，則： 共價鍵數(shù)==(n0—nv)/2 其中n0—nv== ns共用電子數(shù) 2．依上述要求寫出各種Lewis結構式（以點線式表示），并用形式電荷QF對其穩(wěn)定性進行判斷： QF == nv—nr（孤對電子數(shù)）—ns == 某原子所形成的價鍵數(shù)—該原子的單電子數(shù)（碳C為4） 8—該原子價電子數(shù)對原子為8電子構型的粒子的簡捷判定式 ； ≠0時，通常是 ①QF要??；②非金屬性強（電負性大）的原子QF＜0，另一原子QF＞0為穩(wěn)定結構； ③相鄰原子的QF為同號則不穩(wěn)定，但N2O4例外。O ON—NO O⊕⊕H HN—NH H00中N—N鍵的鍵長＞ 中的N—N鍵鍵長。（二）共振論“ ” 共價粒子若有不只1個相對合理的Lewis結構式表示，在不改變原子的相對位置時，變換價鍵表示形式，用 表示，粒子的真實結構看作是這些Lewis式的“混各共振體中指定價鍵的總數(shù)共振體總數(shù)鍵級==合”。則粒子中的價鍵特征平均化，且體系能量低于每個共振體的能量。 （三）鍵級 【1】 N2F2有三種異構體（已合成了2種）、N4H4（H化學環(huán)境完全相同），寫出它們的Lewis式并討論其穩(wěn)定性。 N=NF FF N=N FFN=NF⊕F F N=NN2F2 ： N=NH2N NH2 H N NH—N N—H⊕⊕⊕⊕H2NN=N NH2H2N NH2N=NN4H4： 反式 順式穩(wěn)定性依次減小 Cl +S—S N N S【例2】確定 中S—N鍵的鍵長。 因為：n0 = 68 = 48 ， n v= 3 6 + 25 + 7—1 == 34所以：共價鍵數(shù)==(n0—n v)/2 ==(48—34)/2 = 7 Cl +S—S N N S⊕+2Cl +S—S N N S⊕⊕⊕⊕+2Cl +S—S N N S⊕⊕Cl +S—S N N S⊕⊕Cl +S—S N N S⊕⊕較穩(wěn)定 最穩(wěn)定（S=N鍵的鍵長最短）（四）特殊粒子 1．奇電子數(shù)的粒子 NO2： ：為三電子鍵，相當于雙鍵。2．缺電子粒子 BF3： [n0 = 48 == 32 ， n v= 37 + 3 == 24，共價鍵數(shù) ==(n0—n v)/2 ==(32—24)/2 == 4 ]F F F F F F B B BF F F 1 31 31鍵級：F FBF鍵級： 1所以：BF3分子中B—F鍵的鍵級為1～1 31 31 3．富電子粒子 POCl3： 中心原子P，若不修正，仍為8電子型；若修正為10電子型，則有 （1）不修正時，n0 = 58 == 40 ， n v= 37 + 6 + 5 == 32，共價鍵數(shù)==(n0—n v)/2 ==(40—32)/2 ==4鍵級 P—O 1 P—Cl 1 ClO—P—Cl Cl⊕ （2）修正后，n0 = 48 + 10 == 42 ， n v= 37 + 6 + 5 == 32，鍵級 P=O 2P—Cl 1共價鍵數(shù) ==(n0—n v)/2 ==(42—32)/2 == 5綜合分析，穩(wěn)定性 比 強，分子中P=～2。ClO—P—Cl Cl⊕【例3】NSF是一種不穩(wěn)定的化合物，它可以聚合成三聚分子A，也可以加合一個F—生成B，還可以失去一個F—變成C。（1）試寫出NSF和產(chǎn)物A、B、C的Lewis結構式。（2）預期A、B、C中哪一個N—S鍵最長？哪一個N—S鍵最短？為什么？（3）假設有NSF的同分異構體存在[SNF]，請按照（1）、（2）內容回答問題。【解析】（1）先計算出NSF的共價鍵數(shù)：⊕即N=S—F① 若不修正， n0 == 38 == 24 ，n v== 5 + 6 + 7 == 18，共價鍵數(shù)==(n0—n v)/2 ==(24—18)/2 == 3， NF—S S—F N N SF ② 若將S修正為n0 = 10，則NSF的Lewis的結構式為N≡S—F，其中N、S、F的形式電荷均為0。
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