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关于分子极性的认识和极性的判断方法

分子的极性属于分子性质,选修3第二章第三节指出:“分子有极性分子和非极性分子之分。┅非极性分子的正电中心和负电中心重合”。课本没有再给出判断极性分子和非极性分子的判断方法。但在思考和交流一栏中,给出了8种分子均表示出空间分布的结构式,设有3道题目,要求判断是极性分子还是非极性分子。在课后习题中同样有要求。在2007年起至今的课标卷25份理综化学试题中2007年31题B(物质结构选考题)(2)题要求对推得的硫化氢分子判断极性。尽管出现频率并不算高,但是这仍然是高中化学中必须掌握的基础知识,应当认真理解和有效掌握。分子极性本质是共价键极性的矢量加合。

在同种元素形成的双原子分子中,其中的化学键若为非极性共价键(臭氧不是) ,化学键没有极性,由于分子极性是键极性的矢量加合,因此分子没有极性,如氢气、氧气分子均为非极性分子。但在由不同种元素原子组成多原子分子中,由于化学键有极性,因此就出现两种可能。一种是这些极性键的矢量加合等于零,即分子中的所有极性共价键的极性互相抵消,就使得分子的正电中心和负电中心重合,从而不再表现出极性,属于非极性分子;另一种是这些极性键的矢量加合不等于零,就使得分子的正电中心和负电中心不能重合,就成为极性分子。因此,这里就产生了极性分子和非极性分子的判断问题。然而,怎样分析正负电荷中心是否重合,存在操作问题;矢量加合,也不便于描述和掌握。笔者提出三种方法,也是自己多年教学和复习使用过的,供各位参考。其中的不完善甚至谬误之处,还望提出以便修正。

一是依照元素周期律,实际也可认为是等电子原理的应用,如水分子为极性分子,可推得硫化氢分子亦为极性分子。但是这一方法必须注意同属分子中原子个数相同的分子,如二氧化硅和二氧化碳就不能比较,因为前者为原子晶体。

二是依中心原子化合价的绝对值与主族族序数是否相等来判断,也就是中心原子是否还存在孤对电子,有孤对电子的,即为极性分子,如二氧化硫分子、氨、三氯化磷、三氟化氮均为极性分子。如果中心原子的价电子全部用于成键,即没有孤对电子的多原子分子就是正负电荷中心重合,为非极性分子,如二氧化碳、三氟化硼、三氧化硫、甲烷、五氯化磷、六氟化硫均为非极性分子。

三是依照分子中是否对称元素是否交于一点来判断,若是对称元素交于一点则键的极性的矢量加合一定为零,分子为非极性分子。如五氯化磷分子为三角双锥,,其对称轴、对称面交点就在磷原子上,正负电荷中心重合,为为非极性分子。氨分子有一条三次轴,三个对称面,其对称元素交于一条线,因此为极性分子。

关于对称元素,有对称点(即对称中心)、对称轴、对称面、反轴(好像只有四重反轴)。由于四重反轴的物质极少极少,通常不予考虑。因此,只要分析点、线、面交于一点即可。这在曾经的大学结构化学中有所简介,但是还没有见到详尽说明。

以上三种判断分子极性的方法,笔者倾向于高三复习,以第二种为合适,笔者曾于上世纪八十年代中期在太原市教研活动中作过介绍;第三种则对优秀生或奥赛生可讲,而且应当要详尽具体,限于文字,本文不作细述。建议分子极性判断可拓展到简单有机物,将无机物和有机物结合练习,但是应当限定于简单有机物。

还有臭氧应当属于极性分子,缘由中心氧原子与其他两个原子成键方式不同,这里也不细讲。可依等电子原理,判断二氧化硫同为极性分子。《历年高考真题解析》2007年分册P26第31题(2)解析列有第一和第二两种解法。还应注意的是等电子原理的应用并不是普适的,氮气为非极性分子,而一氧化碳确属极性分子,只不过极性小。

赵庆生于晚21:45

(责任编辑:化学自习室)
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