周冬梅

（江蘇省如皋市第一中學(xué)江蘇如皋226500）

如何通過分子式直接推斷分子的立體結(jié)構(gòu)

周冬梅

（江蘇省如皋市第一中學(xué)江蘇如皋226500）

教材在介紹分子立體結(jié)構(gòu)模型時(shí)先給出了分子的分子式和結(jié)構(gòu)式后介紹了有關(guān)分子的立體結(jié)構(gòu),所以有些學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)常常會(huì)從結(jié)構(gòu)式著手推分子立體結(jié)構(gòu),其實(shí)這只是一部分同學(xué)學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)誤區(qū)。應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)ABn型分子的立體結(jié)構(gòu)模型時(shí),只要知道分子式就能確定分子的立體結(jié)構(gòu)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只要清楚這樣幾個(gè)關(guān)系式就可以了。

一、VSEPR模型的確定

早在1940年,希吉維克和坡維爾在總結(jié)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上提出一種簡(jiǎn)單的理論模型,用以預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的立體結(jié)構(gòu),這種理論模型經(jīng)過吉例斯比和尼霍爾姆在20世紀(jì)50年代加以發(fā)展,定名為價(jià)層電子對(duì)互斥理論模型,簡(jiǎn)稱為VSFPR模型。其理論依據(jù)是：分子中的價(jià)電子（包括σ鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子對(duì)）由于相互排斥作用,而取向彼此遠(yuǎn)離以減小斥力,分子盡可能采取對(duì)稱的空間構(gòu)型。也就是說對(duì)于ABn型分子（A是中心原子,B是配位原子）要確定其分子立體結(jié)構(gòu),只要能確定其價(jià)層電子對(duì)就可以了,要確定價(jià)層電子對(duì)首先要清楚這樣一個(gè)關(guān)系：

價(jià)層電子對(duì)=σ鍵電子對(duì)+孤對(duì)電子對(duì)

接下來我們需要解決的問題就是如何確定σ鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子對(duì)。對(duì)于σ鍵電子對(duì)根據(jù)共價(jià)鍵的知識(shí)可知：共價(jià)單鍵都是σ鍵；共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵,另一個(gè)是π鍵；共價(jià)三鍵是由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵組成。也就是說,中心原子不管以什么鍵型與配位原子相連,中心原子每連接一個(gè)配位原子就有一個(gè)σ鍵。所以我們又可以得出這樣一個(gè)關(guān)系：

我們還需要解決的另外一個(gè)問題就是如何確定中心原子上的孤對(duì)電子對(duì),我們可以通過這樣一個(gè)通式：

孤對(duì)電子對(duì)=（A的價(jià)電子數(shù)-∑B達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需電子數(shù)×B原子數(shù)+/-離子電荷相應(yīng)電荷數(shù)）/2

對(duì)于這個(gè)通式主要是對(duì)離子電荷的處理,正離子的電荷相當(dāng)于中心原子失去電子,負(fù)離子就相當(dāng)于中心原子得到電子。

例如：

SO42-孤對(duì)電子對(duì)=（6+2-4×2）/2=0

通過上面的三個(gè)關(guān)系式我們就能輕松解決ABn型分子中心原子A的價(jià)層電子對(duì),就可以得到VSFPR模型。教科書只要求掌握價(jià)層電子對(duì)≤4的分子或離子的立體模型。我們可以概括如下：

價(jià)層電子對(duì)2 3 4 VSFPR模型名稱直線型平面三角型正四面體VSFPR模型

二、分子立體模型

通常所說的分子立體模型是指分子中的原子在空間的排布,不包括孤對(duì)電子。因?yàn)閷?duì)ABn型分子而言,中心原子上價(jià)層電子對(duì)之間存在這樣一種斥力關(guān)系：孤對(duì)電子-孤對(duì)電子＞孤對(duì)電子-鍵合電子＞鍵合電子-鍵合電子,使得分子或離子的立體模型偏離VSFPR理想模型而發(fā)生畸變。所以我們?cè)诘玫絍SFPR模型后,只要略去VSFPR模型中的孤對(duì)電子對(duì),就得到分子或離子的立體模型。可以概括如下：

價(jià)層電子對(duì)σ鍵電子對(duì)孤對(duì)電子對(duì)VSFPR模型VSFPR模型名稱分子或離子的立體結(jié)構(gòu)直線形直線形2 2 0平面三角形平面三角形03 2平面三角形V形10 4正四面體形正四面體形4 3 12四面體形三角形四面體形V形3 2分子或離子的立體結(jié)構(gòu)名稱

根據(jù)上表,就可以輕松推測(cè)分子立體結(jié)構(gòu)模型。

例如：NH4+中心原子N原子的σ鍵電子對(duì)為4,孤對(duì)電子對(duì)0,所以NH4+立體結(jié)構(gòu)模型為正四面體型。

可見,應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)ABn型分子的立體結(jié)構(gòu)模型時(shí),只要知道分子式就能確定分子的立體結(jié)構(gòu)。

文章編號(hào)：1008-0546（2010）03-0078-01中圖分類號(hào)：G632.46

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2010.03.034