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键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

比较键角的大小一般我们分为三步:①中心原子的杂化方式②孤电子对③原子电负性大小

例如:

⑴SO3与SO42键角大小比较:

由于SO3中心原子S杂化方式为sp2,SO42中心S原子杂化方式sp3,因此SO3键角大于SO42

⑵H2O与NH3键角大小比较:

两者中心原子杂化方式均为sp3杂化,但H2O有两个成键原子,两对孤电子对,NH3有三个成键原子,一对孤电子对,由于孤对电子对成键电对具有排斥作用,使得两成键电对之间的夹角被挤压,键角变小,因此,中心原子杂化方式相同的情况下,孤对电子数越多,键角越小。键角:H2O<NH3

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

⑶NCl3与PCl3键角大小比较:

当中心原子杂化方式相同且孤电子对数一样的情况下,比较原子电负性的大小,N原子的电负性比P原子电负性更大,所以,N-Cl键与P-Cl相比,成键电子对更加靠近N原子,两个N-Cl键的成键电子对靠的更近,排斥力增加,键角增大。NCl3>PCl3

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

NCl3键角(数据来自软件鸿鹄3D)

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

PCl3键角(数据来自软件鸿鹄3D)

特殊情况:PH3与PF3两者中心原子杂化方式及孤对电子数都相同,F原子的电负性比H的电负性更大,P-F成键电对靠近氟原子P,理论上应是PH3键角大于PF3,但事实上确完全相反,查阅资料,发现PH3键角小于PF3,PF3分子中由于F原子上的孤对电子对占有p原子的3d空轨道,形成p-dπ配键,增强了P原子周围的电子云密度,使成键电子对之间的排斥力增大,所以键角变大。(来自张祖德《无机化学》第2版P221(第8章化学键和分子、晶体结构))

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

PF3键角(数据来自软件鸿鹄3D)

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

PH3键角(数据来自软件鸿鹄3D)

⑷Cl2O与H2O键角的比较:

中心原子杂化方式均为sp3杂化,孤对电子数均为2对,按照我们键角比较三步走的方法,应该Cl2O的键角小于H2O,但是由于氯原子半径比氢原子大的多,两个氯原子之间的排斥力较大,影响程度大于原子电负性的影响,所以最终Cl2O的键角大于H2O

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

CI2O键角(数据来自软件鸿鹄3D)

键角比较大小有反常:磷化氢与三氟化磷

H2O(数据来自软件鸿鹄3D)

可见键角大小的比较与诸多因素相关,只是我们平时的考试考的相对模式化,回避了特殊情况的考察,实际情况我们更加谨慎的判断,不能一味的照搬键角比较的三步方法盲目的得出结论。

(责任编辑:化学自习室)
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