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分子中键角大小的比较

一、中心原子杂化类型对键角大小有决定性的影响

中心原子杂化类式是决定键角大小的最根本的原因。

分子中键角大小的比较

上表由前(左)到后(右)的顺序就基本是一个键角逐渐减小的顺序。

例1,对CH4、BF3、CO2这一分子序列,中心原子分别为sp3、sp2和sp杂化,它们对应的键角为109°28′、120°、180°,键角会依次增大。

二、中心原子孤电子对数目对键角的影响

由于中心原子的孤对电子电子云肥大,对成键电子对有较大的排斥力,所以孤对电子能使成键电子对彼此离得更近,键角被压缩而变小。且中心原子的孤电子对数越多,键角会变得越小。

例2,对H2O、NH3、CH4分子系列。这3个分子的中心原子采取的都是sp3杂化,但孤电子对数不同。其孤电子对数分别为2、1、0.。在H2O分子中,键角要受2个孤电子对的压缩,键角应该会最小。这就导致出推断:该序列是一个键角逐渐增大的序列。可查得它们的键角分别是104.5°、107.1°、109.5°。

三、中心原子电负性对键角的影响

当同主族中心原子种类不同,但杂化类型相同、且配原子种类相同时,中心原子的电负性大,成键电子对更靠近中心原子,成键电子对间的斥力要变大,键角要变大。反之,中心原子电负性小的分子,成键电子对要远离中心原子,成键电子对间的斥力要变小,键角要变小。

例3,比较典型的例子是H2O与H2S的键角。通常认为其中的O与S原子都采取了sp3杂化,都有2个孤电子对。但O原子的电负性大,键角应该H2O比H2S中的键角大。又例如:PH3的键角是96.3°,NH3键角是107°

四、配原子电负性对键角的影响

当同一种原子中心原子种类相同、杂化类型也相同,而配原子种类不同时,由于配原子的电负性不同,会使键角有区别。因为当相邻的两个成键电子对更靠近中心原子时、相互间的斥力会增大。反之,当相邻的两个成键电子对远离近中心原子时、相互间的斥力会变小。

例4,将NF3与NH3比较,中心原子都是N原子、且都为sp3杂化,但因为F原子的电负性大于H原子,使成键电子离N原子更远,两个N-F键间的斥力减小、可以靠的更近,所以其键角更小。实际上:NH3的键角是107°,NF3的键角是102.5°.

对常遇到的H2O与OF2分子的键角和极性比较,也可照上例来判断。

比较键角大小的思考程序:(高中阶段)

一看中心原子杂化类型,(见例1)

二看中心原子的孤电子对数,(见例二)

三看中心原子的电负性或配原子电负性大小。(见例3、例4)

(责任编辑:化学自习室)
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