电子畴定义与vsepr理论

在化学中,电子域是指分子中特定原子周围的孤对或键位置的数量。电子域也可以称为电子群。键位置与键是单键、双键还是三键无关。...

在化学中,电子域是指分子中特定原子周围的孤对或键位置的数量。电子域也可以称为电子群。键位置与键是单键、双键还是三键无关。

Graphic rendering of electrons surrounding an atom.

关键收获:电子域

  • 一个原子的电子域是围绕它的孤对或化学键位置的数目。它表示预期包含电子的位置数。
  • 通过了解分子中每个原子的电子域,你可以预测其几何结构。这是因为电子分布在原子周围,以尽量减少相互排斥。
  • 电子排斥并不是影响分子几何结构的唯一因素。电子被带正电的原子核吸引。核又相互排斥。

价层电子对排斥理论

想象一下把两个气球的末端绑在一起。气球会自动相互排斥。再加上第三个气球,同样的事情也会发生,这样连接的两端就形成了一个等边三角形。添加第四个引出序号,连接的端点将自身重新定向为四面体形状。

电子也会出现同样的现象。电子相互排斥,所以当它们彼此靠近时,它们会自动组织成一种形状,从而使它们之间的排斥最小化。这种现象被称为VSEPR,或价壳层电子对排斥。

在VSEPR理论中,电子畴用于确定分子的几何结构。惯例是用大写字母X表示成键电子对的数量,用大写字母E表示孤电子对的数量,用大写字母A表示分子的中心原子(AXnEm)。在预测分子几何结构时,请记住,电子通常试图使彼此之间的距离最大化,但它们会受到其他力的影响,如带正电原子核的接近度和大小。

例如,二氧化碳在中心碳原子周围有两个电子畴。每个双键算作一个电子畴。

电子畴与分子形状的关系

电子畴的数量表示在中心原子周围可以找到电子的位置的数量。这反过来又与分子的预期几何结构有关。当用电子畴排列来描述分子中心原子周围时,它可以称为分子的电子畴几何。原子在空间中的排列是分子的几何结构。

分子、其电子域几何形状和分子几何形状的示例包括:

  • AX2-双电子畴结构产生一个线性分子,电子群相隔180度。具有这种几何形状的分子的一个例子是CH2=C=CH2,它有两个H2C-C键,形成180度角。二氧化碳(CO2)是另一种线性分子,由两个相隔180度的O-C键组成。
  • AX2E和AX2E2-如果有两个电子域和一个或两个孤电子对,则分子可能具有弯曲的几何形状。孤电子对对分子的形状有很大的影响。如果有一个孤对,结果是一个三角平面形状,而两个孤对产生一个四面体形状。
  • AX3-三电子畴系统描述了分子的三角平面几何结构,其中四个原子相互排列形成三角形。这些角度加起来是360度。具有这种构型的分子的一个例子是三氟化硼(BF3),它有三个F-B键,每个键形成120度角。

利用电子畴寻找分子几何

要使用VSEPR模型预测分子几何结构:

  1. 画出离子或分子的路易斯结构。
  2. 在中心原子周围排列电子畴,以尽量减少排斥。
  3. 计算电子域的总数。
  4. 利用原子间化学键的角度排列来确定分子的几何结构。请记住,多个键(即双键、三键)算作一个电子域。换句话说,双键是一个域,而不是两个域。

来源

《现代无机化学》,麦格劳-希尔学院,1984年6月1日。

普通化学:原理和现代应用〉,F.杰弗里·赫林,杰弗里·马杜拉等,第11版,皮尔逊,2016年2月29日。

  • 发表于 2021-09-23 18:07
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  • 分类:科学

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