化学成键
键的极性
百分之百的离子或共价物只有在理想的情况下才能存在。但实际上,没有一个键是完全共价键或离子键。共价键具有离子性质,而离子键具有共价性质。
两个相似原子之间的共价键:在两个相似的原子之间形成共价键的情况下,共用的电子对被两个原子相等地吸引。因此,电子对恰好位于两个相同的原子核之间。这样形成的键称为非极性共价键。例子:H2阿,2, Cl2等。
异核分子中的共价键:在异核分子中,共用的电子对更倾向于电负性更强的原子。这样形成的键叫做极性共价键。例如;在HF的情况下,共用电子对被移向氟。
这样的分子(异核)具有偶极矩。电荷的大小与正电荷和负电荷中心之间的距离的乘积称为偶极矩。偶极矩表示为:
偶极矩(μ) =电荷(Q) ×分离距离(r)
偶极矩一般用德拜单位(D)表示。
1 d = 3.33564 × 10-30年cm或库仑计
偶极矩是一个矢量。按照惯例,它是用一个小箭头来描述的,它的尾巴(∑)在负中心,头朝向正中心。而在化学中,偶极矩用分子Lewis结构上的十字箭头来表示,十字在正端,箭头在负端。箭头表示分子中电子密度移动的方向。
多原子分子:对于多原子分子,偶极矩不仅取决于单个偶极子,还取决于分子中各种键的空间排列。在这种情况下,分子的偶极矩是各种键的偶极矩的矢量和。
例子:H2O分子具有弯曲结构,其中两个O-氢键成104.5°夹角。
净偶极矩μ = 1.85 D
= 1.85 × 3.33564 × 10-30年C m
= 6.17 × 10-30年C m
如果是BeF2,净偶极矩为零,因为两个相等的键偶极子指向相反的方向,相互抵消了彼此的影响。
如果是BF3.,偶极矩为零,因为三个键的取向为120°,合成矢量为零。
NH偶极矩3.(4.90 × 10-30年cm)大于NF3.(0.8 × 10)-30年cm),这是因为在NH的情况下3.由孤对引起的轨道偶极子与产生的偶极子方向相同。但如果是NF3.轨道偶极子与合成偶极子方向相反。
离子键的部分共价性质:为此,Fajans提出了一些规则,如下:
- 阳离子的尺寸越小,阴离子的尺寸越大,离子键的共价性越大。
- 阳离子上的电荷越大,离子键的共价性越大。
- 在大小和电荷相同的情况下,电子构型为(n-1)的阳离子dnns0(典型的过渡金属)比电子构型为ns的更极化2np6(典型的碱金属和碱土金属)。
我们知道阳离子使阴离子极化,并把电子电荷拉向自己。这增加了两个离子之间的电荷。因此,下列因素决定了离子键的共价百分率:
- 阳离子的极化力量
- 阴离子的极化性
- 阴离子的畸变(极化)程度
价壳层电子对排斥理论
这一理论最早由Sidgwick和Powell在1940年提出,并由Nyholm和Gllespie在1957年进一步发展。VSEPR理论的主要假设如下:
- 分子的形状取决于围绕中心原子的价壳电子对(成键或非成键)的数目。
- 价电子层中的电子对带有带负电的电子云。所以它们相互排斥。
- 价电子层中的电子对往往占据这样的空间位置,斥力最小,它们之间的距离最大。
- 价壳层被认为是球形的,在球面上电子对彼此之间的距离最大。
- 一个多键被视为一个电子对,两个或三个多键的电子对被视为一个超级电子对。
- 如果一个分子有两个或两个以上的共振结构,VSEPR模型适用于任何这样的结构。
电子对的斥力相互作用按以下顺序递减:
长对(lp) - lp > lp -键对(bp) > bp - bp
虽然孤电子对定位在中心原子上,但每个键对在两个原子之间共享。所以孤电子对比成键电子对占据更多空间。与lp-bp和bp-bp的斥力相比,孤对之间的斥力更大。这些斥力效应导致分子偏离理想形状和改变分子的键角。
为了利用VSEPR理论预测分子的几何形状,可以方便地将分子分为两类:
(a)中心原子没有孤对的分子
例子:AB化合物2, AB3., AB4, AB5和AB型6,其形状依次为:线形、三角形平面、四面体、三角形双锥体和八面体。
(b)中心原子有一个或多个孤对的分子。下面的列表显示了这种分子的各种形状。
- 分子类型:AB2E,不。成键对:2,不。孤独的一对:1,电子对排列:三角形平面,形状:弯曲,例子:所以2阿,3.
- 分子类型:AB3.E,不。成键对:3.不。孤独的一对:1,电子对排列:四面体,形状:三角金字塔形,例子:NH3.
- 分子类型:AB2E2,不。成键对:2,不。孤独的一对:2,电子对排列:四面体,形状:弯曲,例子:H2O
- 分子类型:AB4E,不。成键对:4,不。孤独的一对:1,电子对排列:三方晶系的双锥体,形状:看到了,例子:科幻小说4
- 分子类型:AB3.E2,不。成键对:3.不。孤独的一对:2,电子对排列:三方晶系的双锥体,形状:t形,例子:ClF3.
- 分子类型:AB5E,不。成键对:5,不。孤独的一对:1,电子对排列:八面体,形状:广场的金字塔,例子:BrF5
- 分子类型:AB4E2,不。成键对:4,不。孤独的一对:2,电子对排列:八面体,形状:方形平面,例子:XeF4
VSEPR理论能够准确地预测大量分子的几何形状,特别是p-嵌段元素化合物的几何形状。当可能的结构之间的能量差非常小时,它也能准确地给出形状。bdapp官方下载安卓版但VSEPR理论关于电子对斥力对分子形状影响的理论基础尚不明确。