五招轻松判断分子极性

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  武昌实验中学 对于“分子的极性”的判断,大多数同学感觉内容抽象,较难理解,在判断时常常出现错误。对于共价型分子如何判断分子的极性,总结五招,让同学们轻松掌握其判断。
  
  第一招 正、负电中心重合法
  若正电中心与负电中心重合,则分子为非极性分子;若正电中心与负电中心不重合,则分子为极性分子。例如:CH4分子的空间构型为正四面体形,对称结构,正电中心和负电中心重合在正四面体中心,故CH4为非极性分子。CH3Cl分子空间构型为四面体形,正、负电中心不重合,故CH3Cl为极性分子。H2O2分子的空间构型可以形象地说成:两个氧原子位于书的夹缝中,两个氢原子位于夹缝两侧的书页上,正、负电荷的中心不重合,故H2O2为极性分子。
  小结:
  例1 下列各组物质中,都是由极性键构成的极性分子的一组是( )
  A. CH4和Br2 B. NH3和H2O
  C. H2S和CCl4 D. CO2和HCl
  解析 Br—Br为非极性键;CH4、CCl4、CO2虽然由极性键形成,但它们结构对称,为非极性分子。NH3、H2O由极性键形成,H2O空间构型为V形,NH3的空间构型为三角锥形,结构不对称,为极性键形成的极性分子,B项正确。
  
  第二招 化学键极性向量和法
  化学键极性的方向可看作是由得电子能力弱的原子指向得电子能力强的原子。根据该向量和是否为零来判断。若[F合=0],分子为非极性分子(极性抵消);若[F合≠0],分子为极性分子(极性不抵消)。H2O分子的极性向量如图:
  
  例2 第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体,下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是( )
  A.两种都是极性分子
  B.两种都是非极性分子
  C.CH4是极性分子,H2O是非极性分子
  D.H2O是极性分子,CH4是非极性分子
  解析 H2O和CH4分子都是由极性键构成的分子。由“化学键极性向量和法”分析可知:H2O分子中,F合≠0,故H2O为极性分子;而CH4分子中,F合=0,故CH4为非极性分子,故选D.
  
  第三招 中心原子孤电子对法
  此法适合于ABn、AnBm型分子,可依据电子式判断或直接计算出中心原子上的孤电子对数。若中心原子无孤电子对,则为非极性分子。例如:CO2、BF3、CCl4、NH3、H2S分子中,CO2、BF3、CCl4是非极性分子(中心原子无孤电子对);而NH3、H2S是极性分子(中心原子有孤电子对)。
  例3 常温条件下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的液体,以下关于NCl3的说法中正确的是( )
  A. 分子中N—Cl键是非极性键
  B. 分子中不存在孤对电子
  C. 三氯化氮分子结构呈三角锥形
  D. 三氯化氮分子是非极性分子
  解析 由价层电子对互斥理论可以计算出NCl3分子的中心原子N的价层电子对数为4,有一对孤电子对,其空间构型为三角锥形,NCl3分子是由极性键构成的极性分子。故C项正确。
  
  第四招 化合价法
  此法仅适用于ABn型分子。若中心原子化合价的绝对值等于该元素的族序数时,该分子为非极性分子;若中心原子的化合价的绝对值不等于其族序数,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子。例如:PCl5分子中P化合价的绝对值为5等于其族序数,PCl5为非极性分子;而PCl3分子中P化合价绝对值为3不等于其族序数,PCl3为极性分子。
  例4 判断下列分子是极性分子还是非极性分子?
  BeCl2 BF3 CS2 SO2 SO3
  解析 由中心原子化合价的绝对值是否等于该元素的族序数可以轻松判断分子的极性:BeCl2、BF3、CS2、SO3均为非极性分子;SO2为极性分子。
  
  第五招 类比法
  同族元素的价电子数相等,它们所形成的同类化合物的结构相似,故分子极性也相似。例如:CS2与CO2空间构型相似,均为直线形,均是非极性分子。而CCl4、SiCl4、SiF4、SiH4等与CH4空间构型相似,均为正四面体形的非极性分子。
  另外,互为等电子体的物质也有相似的化学键特征。例如:可以利用O3和SO2互为等电子体判断出O3为极性分子。
  例5 根据等电子原理判断,下列说法中错误的是( )
  A. B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
  B. B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
  C. H3O+和NH3是等电子体,均为三角锥形
  D. CH4和NH4+是等电子体,均为正四面体
  解析 等电子原理是指具有相同价电子数(指全部电子总数或价电子总数)和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。B3N3H6是苯的等电子体,因此,它们的结构相同。苯分子中所有的原子均在同一平面上,苯分子中不存在双键,存在大π键,因此,B项错误。H3O+和NH3是等电子体,NH3是三角锥形,则H3O+也是三角锥形。CH4和NH4+是等电子体,CH4是正四面体结构,所以NH4+也是正四面体结构。故选B。
  举一反三 由等电子原理我们还能判断:N3-、CNO-、N2O等微粒与CO2互为等电子体,故可以判断它们的空间构型均为直线形。
其他文献
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