《物质结构》练习
题
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价层电子互斥理论
价层电子对互斥理论最初是由英国化学家Sidgwick等人 于1940年提出分子几何构型与价电子对互斥作用有关的假设,五十年代后期经加拿大化学家Gielespie等人的补充和发展形成系统理论,成为无机立体化学理论的重要组成部分。价层电子对互斥理论是继杂化轨道理论之后,用来解释分子空间构型的重要方法。它的特点是简单易懂,不需应用原子轨道概念,而判断、预言分子结构的准确性不比杂化轨道理论逊色。
(1) 价层电子对互斥理论要点
该理论认为,ABn型多原子共价分子(或原子团)的几何构型主要由A原子价层电子对的相互排斥作用所决定,当价层电子对数目一定时,这些电子对排布在彼此相距尽可能远的空间位置上,以使价电子对之间的互斥作用尽可能最小,而使分子趋于稳定,因此,分子采取尽可能对称的结构。
价层电子对数目及其在球壳表面的理想排列情况如图:[G]
价层电子对数目的确定方法为:
中心原子A的价电子数+配位原子B提供的共用电子数
价层电子对数目=―――――――――――――――――――――――――
2
当氧族元素O、S等作为配位原子时,可认为它们从中心原子接受两个电子成键,自身不提供电子。例如SO2分子中,S原子的价层电子数可认为是6。
对于多原子构成的离子计算价层电子数时,应加上或减去与离子相应的电子数。例如, PO43-离子中,P的价层电子数应加三个电子;
离子的N价层电子数应减去一个电子。
如果价电子层中含有孤对电子,则每个孤电子对可占据相当于一个单键电子对的位置。但由于孤对电子的电子云较为膨松,在中心原子周围占据较大空间,对邻近电子对有较大排斥作用,往往使价电子对的理想排布发生变形,键角变小。价电子层中不同类型电子对之间排斥作用的顺序为:
孤对电子-孤对电子 > 孤对电子-成键电子对 > 成键电子对-成键电子对。
对于ABn型分子,如果中心原子A相同,由于成键电子对之间的斥力随着配位原子电负性的增加而减小,因而键角也减小;如果配位原子B相同,成键电子对间的斥力随着中心原子电负性的增大而增加,因而键角也增大。
在推测ABn分子的构型时,若遇双键或叁键,可当作单键来处理。
(2) 价层电子对互斥理论应用实例
VSEPR理论主要适用于讨论中心原子A为主族元素的ABn型分子或原子团,副族元素含有d轨道,情况较为复杂,且只能对分子构型作定性描述。
价层电子对互斥理论应用实例
各种分子的构型
价层电子对数目
电子对的排列方式
分子
类型
孤电
子对
数目
分子构型
实例
2
直线形
AB2
0
直线形
BeH2、BeCl2、Hg(CH3)2、Ag(NH3)+2、CO2、CS2
3
正三角形
AB3
AB2
0
1
正三角形
角形(V形)
BF3 B(CH3)3、SO3、CO2-3
SnCl2
4
正四面体
AB4
AB3
AB2
0
1
2
正四面体形
三角锥形
角形(V形)
CH4 CCl4 SiH4
PCl4+ 、NH4- 、SO42-
NH3、NF3
H2O H2S
5
三角双锥
AB5
AB4
AB3
AB2
0
1
2
3
三角双锥
变形四面体
T形
直线形
PF5、PCl5 SbCl5
SbCl5 NbCl5
SF4
ClF3
XeF2
6
正八面体
AB6
AB5
AB4
0
1
2
正八面体形
四方锥
平面四方形
SF6、MoF6 [AlF6]3-
IF5
XeF4
练习题
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:
1. 试用价层电子对互斥理论推断下列各分子的几何构型
BF3、SO3、CO32-、 SO42- 、PF5、 SF6、[AlF6]3-、IF5、
2.根据价层电子对互斥理论,对IBrCl3-
(1)计算其中心原子的价层电子对?
(2)指出孤电子对数?
(3)画出几何构型?
(4)给出几何构型的名称?
(5)对分子结构中键角可能偏离理想构型的情况给予
说明
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?
3. 出下列各分子的可能有几何构型,并指出最有可能的结构。
XeF2、SCl4、POCl3、I3-、PCl4+、ClF3
4.确定某此分子的结构,价电子对互斥理论认为,价电子所取的排列必是价电子对(键合和非健合)间斥力量小的构型.
A.比较CCl4、SCl4及XeF4分子的几何构型.
(1)指出每种分子中围绕着中心原于的排列的价电子对数.
(2)画出各种分子的一种(或几种)的可能结构.
(3)若某分干有几种可能构型,根据价电子对斥力:孤对电子—孤对电于>
成键电子—成键电子关系,指出其实际构型.
B.比较磷的卤化物:
(1)指出并判断PX3分子的构型(x=F、Cl、Br、I).
(2)给出XPX的最大键角值.
(3)基于和磷相连卤素原子的体积,指出XPX键角随X F,Cl、Br及I的
改变
(4)PH3中HPH键角比卤化磷中XPX健角小,请解释.
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