营口高中邹老师教学随笔
二氧化氮、二氧化氯的分子结构
NO2、ClO2分子中N、Cl化合价比较特殊,各原子最外层电子数之和为奇数,分子中成键情况比较复杂,下面我从杂化轨道理论角度,对两种分子结构进行简单分析。
一、NO2的分子结构
在NO2的分子中,原子排列顺序为:O-N-O;
2p
O原子的2p电子排布图为:↑↓ ↑ ↑ ;
2p
2s
↑ ↑
↑↓ N原子的最外层电子排布图为:2s
↑
2p ↑ ↑ ↑↓ ↑
,首先获得能量成为激发形式:
sp2 2p
↑↓ ,然后发生sp2杂化,形成:↑ ↑ ↑ 。
其中两个杂化轨道中的单电子,分别与氧原子2p轨道中一个单电子配对,形成两个?键,另一个杂化轨道中的单电子,独自占据一个轨道,起到孤电子对的作用;
未参与杂化的2p电子对,与两个氧原子2p轨道中另一个单电子,形成∏34键(3原子4电子π键)。
?键 分子结构表示为:
·N : ?键 ·· O : · · O : ·· ∏34键
· · · · 电子式为: : O : N : O :
·· · ·· 在NO2分子中, N原子发生sp2杂化,价层电子数为5,占据3个轨道,VSEPR构型为平面三角形,有一个单电子起到孤电子对的作用,分子构型为V形,属于极性分子。
由于NO2分子中,N原子具有游离的单电子,所以易发生二聚反应,两个N原子之间形成新的?键,生成N2O4,其结构如下:
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·· ?键 : O · : N · : O ·· ?键
?键 N : ?键 ?键
·· O : ·
· O : ·· 若NO2被氧化生成NO3-,N原子杂化方式不变,其反应过程容易实现,NO3-结构如下:
?键 ·· : O·· ·· O : — · N : ?键 · O : ··
还有一种观点认为,在NO2分子中:
sp2 ↑↓ ↑ ↑ 2p ↑
N原子发生sp2不等性杂化,形成:。
其中两个杂化轨道中的单电子,分别与氧原子2p轨道中的一个单电子配对,形成两个?键,另一个杂化轨道中的1对电子,成为孤电子对。
未参与杂化的2p单电子,与两个氧原子2p轨道中另一个单电子结合,形成∏33键(3原子3电子π键)。
?键 分子结构可表示为:
: N · ?键 ·· O : · · O : ·· ∏33键
· · · 电子式为:: O : N : O :
·· ·· · ·该结构能解释的性质,与中学化学联系不多,不进行分析。 二、ClO2的分子结构
在ClO2分子中,原子排列顺序为:O-Cl-O;
2p
2
2p
O原子的2p电子排布图为:↑↓ ↑ ↑ ,获得能量激发变为:↑↓ ↑↓ ,
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出现一个空轨道;
3s
↑↓ ↑↓ ↑
Cl原子的最外层电子排布图为:↑↓ ,发生sp2杂化,形成:sp2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3p ↑ 3p
; 其中两个杂化轨道中的电子对,分别配位给O原子空轨道,形成两个?键,另一个杂化轨道中的电子对,成为孤电子对。
未参与杂化的3p轨道中的单电子,与两个氧原子2 p轨道中各一对电子,形成∏35键(3原子5电子π键)。
配位?键 分子结构表示为:
:Cl · 配位?键 ·· O : ·· ·· O : ·· ∏35键
·· · ·· 电子式为:: O : Cl : O:
·· ·· ·· 在ClO2分子中,氧原子未给氯原子提供电子,所以,Cl原子价层电子数6,发生sp2杂化,占据3个轨道,VSEPR构型为平面三角形,有一个孤电子对,分子构型为V形。
由于ClO2分子中,Cl的最外层电子,全部形成化学键,或形成孤电子对,导致分子具有一定的稳定性。
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二氧化氮、二氧化氯的分子结构
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