由于B采取sp等性杂化,BCl3为平面三角形。
(3)SiCl4中心原子Si,价层电子构型为3s23p2,价层有二个成单电子,而SiCl4中有四个配体,故中心原子在杂化前必激发一个电子。SiCl4分子形成过程:
2
由于Si采取sp等性杂化,SiCl4为正四面体。
(4)PCl5中心原子P,价层电子构型为3s23p3,价层有三个成单电子,而PCl5中有五个配体,故中心原子在杂化前必激发一个电子。PCl5分子形成过程:
3
由于P采取spd等性杂化,PCl5为三角双锥。
(5)SF6中心原子S,价层电子构型为3s23p4,价层有二个成单电子,而SF6中有六个配体,故中心原子在杂化前必激发二个电子。SF6分子形成过程:
3
由于S采取spd等性杂化,SF6为正八面体。
8.13 中心原子的杂化类型、分子的几何构型是由分子中的中心原子价层电子数、价层轨
道数和配体数共同决定的。只从中心原子的化合价和配体数不能决定中心原子采取
的杂化类型和分子的几何构型。
在NCl3分子中,N原子电子构型2s2p,4个轨道有5个电子,因孤对电子占有杂化轨道,每个N-Cl键占一个杂化轨道,N只能采取sp3杂化方式。因有一对孤对电子,分子构型为三角锥形。
16
2
3
32
在BCl3分子中,B原子电子构型2s22p3,3个价电子占有4个价轨道中的二个。因配体数为3,应形成3个σ键,用去3个杂化轨道。为保证3个要化轨道中都有一个可供配对的电子,2s轨道的2个电子先激发一个到p轨道中。价电子和配体数(成键轨道数)决定了B原子只能采取sp杂化方式。
8.14 (1)PCl3:中心原子P价层电子构型为3s23p3,价层有三个单电子,PCl3有三个
配体,中心原子采取sp杂化,PCl3成键过程为:
3
2
有一对孤对电子占有杂化轨道,分子为三角锥形。
(2)H2O:中心原子O价层电子构型为2s22p4,有二个成单电子,H2O中有二个配体,中心原子采取sp3杂化,其中二个杂化轨道被二对孤对电子占用。H2O成键过程:
由于中心原子O上有两对孤对电子,分子呈V形。
(3)NH3:中心原子N价层电子构型为2s22p3,有三个成单电子,NH3中有三个配体,中心原子采取sp3杂化,其中一个杂化轨道被孤对电子占用。NH3成键过程:
由于中心原子N上有一对孤对电子,分子呈三角锥形。
(4)OF2:中心原子O价层电子构型为2s22p4,有二个成单电子,OF2中有二个配体,中心原子采取sp3杂化,其中二个杂化轨道被二对孤对电子占用。OF2成键过程:
由于中心原子O上有两对孤对电子,分子呈V形。
(5)ICl3:中心原子I价层电子构型为5s5p,价层只有一个单电子,而ICl3有三个配体,中心原子在杂化前必激发一个电子。中心原子还有两对孤对电子占有杂化轨道,因而中心原子I采取杂化方式sp3d,ICl3成键过程为:
2
5
17
有二对孤对电子占有杂化轨道,分子为T形。
(6)XeF4:中心原子Xe价层电子构型为5s25p6,价层无单电子,而XeF4有四个配体,中心原子在杂化前必激发二个电子。XeF4成键过程为:
sp3d2杂化轨道指向八面体的六个顶点,由于分子的中心原子有二对孤对电子,分子为平面正方形构型。
8.17 分子轨道理论的基本要点:
(1)分子中电子不再从属于某个原子,也不局限于两个相邻的原子间,而是在整个分子的空间范围内运动,每个电子的运动状态可以用一个分子轨道波函数ψ来描述,这个波函数也称为分子轨道。
(2)分子轨道由原子轨道线性组合而成,分子轨道的数目等于组合羊原子轨道的数目。因为原子轨道有正负号之分,因此两原子轨道组合成分子轨道时有下列两种方式:
ψM=C1ψa+C2ψb (8-1) ψM*=C1`ψa+C2`ψb ( 8-2)
式中ψa、ψb、ψM、ψM*分别表示a、b原子的原子轨道(波函数)和其组合成的分子轨道(波函数),C1、C2、C1、C2代表相应常数。 (3)原子轨道线性组合成分子轨道应满足下列三原则:
a、能量近似原则:组成分子的原子间,只有能量近似的原子轨道才能线性组合形
18
`
`
成分子轨道。
b、最大重叠原则:两个原子轨道有效组成分子轨道时,必须尽可能多地重叠,重叠程度越大,成键分子轨道的能量降低越多,成键效应愈强,形成的化学键愈牢固。 c、对称性匹配原则:只有对称性相同的原子轨道才能有效地组合成成键分子轨道。如(8-1)式中的ψM,因两个原子轨道同号部分想叠加,其结果是重叠部分相互加强,成键电子在两核间几率密度最大,形成的分子轨道能量低于原来的原子轨道。如果原子轨道对称性不匹配,即两个原子轨道的异号区域相重叠或同号区域相减,则结果是重叠部分相互减弱,成键电子在两核间几率密度最小,形成的分子轨道能量高于原来的原子轨道,这就是反键分子轨道(如(8-2)式中的ψM*)。 (4)电子在分子轨道中的排布也遵从原子轨道中电子排布的同样原则: Pauli不相容原理:每个分子轨道中最多只能容纳自旋相反的两个电子
能量最低原理:电子首先占有能量最低的分子轨道
Hund规则:电子排布在简并的分子轨道中时,首先以自旋相同的方向单独占有这些轨道,直到这些简并轨道半充满后,电子才配对。
*228.18 Li2:(?1s)2 (?1s)(?2s) 键级为1,较为稳定;无成单电子,磁矩为0。
*22*2Be2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s) 键级为0,不稳定;无成单电子,磁矩为0。
*22*211B2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2py)(?2pz) 键级为1,较稳定;有两个单电子,磁性
较强。
*22*222C2:(?1s)2 (?1 s)(?2s)(?2s)(?2py)(?2pz) 键级为2,较稳定;无单电子,磁矩为0。
*22*2N2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2py)(?2p)(?2p)zx222 键级为3,很稳定;无单电子,磁
矩为0。
*22*2O2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2p)(?2p)(?2p)(?2p)yzyz222*1*1 键级为2,很稳定;有
两个单电子,磁性较强。
*22*2F2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2p)(?2p)(?2p)(?2p)yzyz222*2*2 键级为1,较稳定;无
单电子,磁矩为0。
*22*2222*2*2*2Ne2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2p)(?2p)(?2p)(?2py)(?2pz)(?2px) 键级为0,不xyz稳定;无单电子,磁矩为0。
*22*2222*1*18,20 O2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2p)(?2p)(?2p)(?2py)(?2pz) 键级为2;有两个单xyz 19
电子
*22*2O2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2p-
x)(?2p)(?2p)(?2p)(?2p)yzyz222*2*1 键级为1.5;有一个单电子
2*22*2O2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2p2-
x)(?2p)(?2p)(?2p)(?2p)yzyz222*2* 键级为1;无单电子
*22*2O2:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2p+
x)(?2p)(?2p)(?2p)yzy222*1 键级为2.5;有一个单电子
2*22*2O22+:(?1s)2 (?1s)(?2s)(?2s)(?2px)(?2p)(?2p)(?2p)yzy222* 键级为3;无单电子
稳定性高低顺序:O2<O2<O2<O2<O2 磁性高低顺序:O22-~O22+<O2-~O2+<O2
8,34 (1)熔点:MgCl2>SnCl4
Sn4+极化能力比Mg2+强得多。SnCl4为共价化合物,MgCl2为离子化合物。 (2)熔点:ZnCl2<CaCl2
Zn与Ca为同一周期元素,离子半径Zn<Ca,而且Zn为18电子构型,Ca为8电子构型,因而Zn2+极化能力比Ca2+强。ZnCl2的共价成份比CaCl2多,使得ZnCl2的熔点低于CaCl2。
(3) 熔点:FeCl3<FeCl2
Fe3+电荷比Fe2+电荷高,前者半径比后者小,因此Fe3+极化能力比Fe2+强,FeCl3比FeCl2共价成份多,FeCl3熔点比FeCl2低。
(4) 熔点:MnCl2>TiCl4 Ti4+电荷比Mn2+电荷高,前者半径比后者小,因此Ti4+极化能力比Mn2+强,TiCl4比MnCl2共价成份多,TiCl4熔点比MnCl2低。
8,45 (1)分子半径 HI>HCl>HF,色散力 HI>HCl>HF;,但HF分子间形成最强的氢键,结果使HF沸点高于HI。
但在氮族元素的氢化物中,NH3分子间氢键较弱,沸点顺序不是NH3>BiH3>PH3,而是BiH3>NH3>PH3。
2++2+
(2)BeO和LiF都是离子型晶体,Be电荷比Li高但半径却较小,+2价的Be与-2价的O2-之间的静电引力要比+1价的Li+与-1价的F-的静电引力大得多,BeO晶格能比LiF晶格能大。所以BeO熔点比LiF高。
(3)在SiCl4分子中,中心原子Si有和3s,3p轨道能量相近的3d空轨道,该3d空轨道可接受水分子中O所提供的电子对,因而SiCl4易水解。在CCl4分子中,中心原子C的价层无空的轨道,2s和2p轨道都已用来成键,不能接受水分子中O原子提供的电子对,因此CCl4不易水解。
(4)金刚石是典型的原子晶体,每个碳原子都以sp杂化轨道与四个碳原子形成共价单键,四面体分布的碳原子的杂化轨道通过共顶点连接方式形成三维空间骨架,因此,金刚石硬度大。石墨属层状晶体,晶体中的碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子形成共价
20
3
2+
2+
2+
2+
2-
-+
2+