用好一表一图 突破构型分析

2017-09-25 04:35罗功举
中学化学 2017年7期
关键词:构型对数原子

罗功举

“分子的立体构型”是《物质结构与性质》中的重要知识组块,也是历年高考考查的热点,但因其内容过于理论化,较为抽象,也使之成为课堂教学的疑难点和学生学习的障碍点。学习中如何突破有关知识的困惑点呢?

以下策略供参考。

一、一表解“千愁”

①σ键电子对数=与中心原子成键的原子数,如ABx型中的x。中心原子上的孤电子对数=(a-xb)/2,其中a为中心原子的最外层电子数(或价电子数),x为中心原子结合的其它原子的数目总和,b为与中心原子相连的其它原子达到稳定结构时所差的电子数,如氢为1,其它原子等于“8-该原子的价电子数”。对于阳离子来说,a=中心原子的价电子数-离子所带的电荷数;对于阴离子来说,a=中心原子的价电子数+离子所带的电荷数。

②实例中,一要注意一些等电子体;二要注意有些实例并非ABx型,而是ABxCy型,但也符合相应分子类型的规律。

③AB5型分子的价层电子对数为5,孤电子对数为0,实際立体构型名称为三角双锥形,如PCl5。AB6型分子的价层电子对数为6,分两类,一是σ键电子对数为6,孤电子对数为0,实际立体构型为正八面体形,如SF6、AlF3-6;二是σ键电子对数为4,孤电子对数为2,实际立体构型为平面正方形,如XeF4。

④P4的空间构型为正四面体,但与CH4的正四面体不一样,P4的四个磷原子位于正四面体的四个顶点,其键角为60°。

二、一图破“三难”

教材第38页图2-15是一个很有意义的图示(如图1),它蕴含的知识丰富。细致解读这一内容,会获得很多有实际应用价值的知识,同时也能启迪、拓展我们的思维。

①该图中的结构式中还标出了中心原子的孤电子对数(除表示出共价键外,还显示了孤电子对),叫路易斯结构式。这种表示方法为分析多原子分子的单质(如P4、S8)中原子的杂化轨道类型提供了参考模式,即可以根据路易斯结构式判断出分子中σ键电子对数和孤电子对数,或根据电子式判断价层电子对数,进而确定原子的杂化轨道类型,P4、S8中P、S的杂化轨道类型均为sp3。

②含孤电子对的VSEPR模型与分子的实际立体构型关系:当中心原子上有孤电子对时,其理论模型与实际构型并不一致;将VSEPR模型中的孤电子对去掉,即得分子的实际立体构型。

③H2O和NH3的VSEPR模型相同,都是四面体形,但实际构型不一致,是因为孤电子对数不相同,且影响H2O和NH3的键角大小。孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力,双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力。

当氢化物的中心原子不同(如PH3、NH3、H2S)或中心原子相同而结合原子不同(如NF3、NH3)时,可根据原子的电负性大小及“成键电子对离中心原子远近”及孤电子对数多少解释其键角产生差异性的原因。

当解释含有双键(存在π键)的物质中键角的大小时,应强调双键中的π键对成键的单键排斥作用较强,而影响键角,如HCHO中∠HCH实际略小于120°。

(收稿日期:2017-05-20)endprint

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