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价层电子对互斥理论(简称VSEPR)可以判断一些共价型简单分子或离子的几何构型。该理论认为:ABn型共价分子或离子的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对),由于相互排斥作用,而趋向尽可能彼此远离以减小斥力(体系能量最低),分子尽可能采取对称的空间构型。根据此理论,只要知道分子或离子中的中心原子上的价层电子对数,就可以大致判断AB,,型共价分子或离子的空间构型。
一、分子空间构型的判断方法
1.首先计算出ABn型分子或离子的价层电子对数。
价层电子对数=(中心原子A的价电子数 配位原子B提供的价电子总数)÷2。
例如:NH3价层电子对数=(5 3)÷2=4。
注意:氧族元素(O、S)原子作为配位原子时,计算时按其不提供价层电子考虑。
例如:CO2价层电子对数=(4 0)÷2=2。
2.根据价层电子对互斥理论,画出分子的价层电子对构型,然后与B原子连接成分子构型。
二、高考试题解析
例1 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍.d与c同族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:
(1) a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为_____;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是_____(填化学式,写H1两种)。
(2) 这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_____;酸根呈三角锥结构的酸是_____。
例2 X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2 的3d轨道中有9个电子。请问XY2-的立体构型是_____。
例3 元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。Y与Z可形成YZ42-,则YZ42-的空间构型为_____(用文字描述)。
一、分子空间构型的判断方法
1.首先计算出ABn型分子或离子的价层电子对数。
价层电子对数=(中心原子A的价电子数 配位原子B提供的价电子总数)÷2。
例如:NH3价层电子对数=(5 3)÷2=4。
注意:氧族元素(O、S)原子作为配位原子时,计算时按其不提供价层电子考虑。
例如:CO2价层电子对数=(4 0)÷2=2。
2.根据价层电子对互斥理论,画出分子的价层电子对构型,然后与B原子连接成分子构型。
二、高考试题解析
例1 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍.d与c同族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:
(1) a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为_____;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是_____(填化学式,写H1两种)。
(2) 这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_____;酸根呈三角锥结构的酸是_____。
例2 X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2 的3d轨道中有9个电子。请问XY2-的立体构型是_____。
例3 元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。Y与Z可形成YZ42-,则YZ42-的空间构型为_____(用文字描述)。