多原子粒子中的中心原子價層電子對數(shù)計算方法及其應(yīng)用

安徽 徐清碩

多原子粒子中的中心原子價層電子對數(shù)計算方法及其應(yīng)用

安徽 徐清碩

多原子粒子（分子或離子）中的中心原子價層電子對數(shù)的計算至關(guān)重要，它決定著價層電子對互斥理論模型（VSEPR模型）及中心原子雜化類型，同時還決定著粒子的立體構(gòu)型。人教版教材中有關(guān)中心原子價層電子對數(shù)的計算方法較為煩瑣，不利于學(xué)生掌握，現(xiàn)結(jié)合個人的學(xué)習(xí)心得體會介紹兩種比較簡單的計算方法，希望對同學(xué)們有所幫助。

一、根據(jù)多原子粒子的價電子構(gòu)型計算中心原子價層電子對數(shù)

1．多原子分子中的中心原子價層電子對數(shù)計算

（1）先確定多原子分子中的中心原子的價電子數(shù)（主族元素原子即為其最外層電子數(shù)）及周圍原子的未成對電子數(shù)（未成對電子數(shù)＝8－主族序數(shù)）。

（2）再根據(jù)周圍原子數(shù)目及周圍原子的未成對電子數(shù)畫出多原子分子的價電子構(gòu)型（包括共價鍵和孤電子對）。

（3）中心原子的價層電子對數(shù)＝σ鍵個數(shù)（1個共價鍵只有1個σ鍵）＋孤電子對數(shù)。

例1 根據(jù)上述方法確定下表中各分子中的中心原子的價層電子對數(shù)。

分子價電子構(gòu)型σ鍵數(shù)中心原子價電子數(shù)周圍原子未成對電子數(shù)孤電子對數(shù)中心原子價層電子對數(shù)H2O 6 1 H—O····—H 2 2 4 CO24 2OC O 2 0 2 SO26 2O SO··2 1 3 FBF BF33 1F 3 0 3 PCl35 1 P··ClClCl 3 1 4 OSO SO36 2O 3 0 3 CCl4Cl 4 1ClCCl 4 0 4Cl

2．多原子離子中的中心原子價層電子對數(shù)計算

（1）先把離子所帶電荷數(shù)當(dāng)作中心原子得失的電子，即可確定中心原子的價電子數(shù)（最外層電子數(shù)±離子所帶電荷數(shù)）。

（2）再根據(jù)周圍原子數(shù)目及周圍原子的未成對電子數(shù)畫出多原子離子的價電子構(gòu)型（包括共價鍵和孤電子對）。

（3）中心原子的價層電子對數(shù)＝σ鍵個數(shù)＋孤電子對數(shù)。

例2 根據(jù)上述方法確定下表中各離子中的中心原子的價層電子對數(shù)。

分子中心原子價電子數(shù)周圍原子未成對電子數(shù)價電子構(gòu)型σ鍵數(shù)孤電子對數(shù)中心原子價層電子對數(shù)H3O＋6－1＝5 1O··H H HHH 314 H NH＋45－1＝41NHHHH 4 0 4 NO－25＋1＝6 2O N··O2 1 3 ON NO－35＋1＝6 2OO 3 0 3 OC CO2－34＋2＝6 2OO 3 0 3 SO2－46＋2＝8 2SO O 4 0 4 OO PO3－45＋3＝8 2PO O OO404

3．多原子分子中的多中心原子的價層電子對數(shù)計算

可先把此類多中心原子分子的結(jié)構(gòu)式畫出，分析其中一個中心原子的成鍵情況及孤電子對存在情況：

（1）先畫出此類多原子分子的結(jié)構(gòu)式。

（2）再根據(jù)其中一個中心原子的最外層電子數(shù)及成鍵情況，分析該中心原子有無孤電子對，若有就標(biāo)在中心原子上。

（3）中心原子的價層電子對數(shù)＝σ鍵個數(shù)＋孤電子對數(shù)。

例3 根據(jù)上述方法確定下表中各分子中的中心原子的價層電子對數(shù)。

分子價電子構(gòu)型σ鍵數(shù)中心原子價電子數(shù)周圍原子未成對電子數(shù)孤電子對數(shù)中心原子價層電子對數(shù)H2O26 1 H—O····—O—H 2 2 4 S2Cl26 1 Cl—S····Cl 2 2 4 N2H45 1 N··—S—HHHHH3 1 4 NH C2H64 1CHHHC HHH 4 1 4 C2H44 1CHHHCH 3 0 3 C2H24 1 H—C≡C—H 2 0 2

二、根據(jù)經(jīng)驗公式1／2（a＋xb）計算中心原子價層電子對數(shù)

多原子粒子中心原子的價層電子對數(shù)＝1／2（a＋xb）

其中，a為中心原子的價電子數(shù)（即最外層電子數(shù)），若為多原子離子，a為中心原子的價電子數(shù)±離子所帶電荷數(shù)。x為周圍原子數(shù)。b為周圍原子的未成對電子數(shù)，其中周圍原子為O、S時，b視為0。

例 根據(jù)上述方法確定下表中各粒子中的中心原子的價層電子對數(shù)。

粒子a x b 中心原子價層電子對數(shù)H2S 6 2 1（6＋2×1）／2＝4 BeCl22 2 1（2＋2×1）／2＝2 CS24 2 0（4＋2×0）／2＝2 PCl35 3 1（5＋3×1）／2＝4 2＝3 SiCl44 4 1（4＋4×1）／2＝4 NH＋BF33 3 1（3＋3×1）／35＋1＝6 3 0（6＋3×0）／2＝3 SO2－45－1＝4 4 1（4＋4×1）／2＝4 NO－36＋2＝8 3 0（8＋3×0）／2＝4 SO2－46＋2＝8 4 0（8＋4×0）／2＝4 PO3－45＋3＝8 4 0（8＋4×0）／2＝4

三、價層電子對數(shù)應(yīng)用

1．價層電子對數(shù)與雜化類型的關(guān)系

（1）中心原子的價層電子對數(shù)等于雜化軌道數(shù)。

（2）根據(jù)雜化軌道數(shù)即可確定中心原子的雜化類型：

雜化軌道數(shù)為2，中心原子雜化方式為sp雜化。

雜化軌道數(shù)為3，中心原子雜化方式為sp2雜化。

雜化軌道數(shù)為4，中心原子雜化方式為sp3雜化。

例1 請指出下列各粒子中的中心原子的雜化方式。

中心原子雜化類型BeCl22 2sp BF33 3sp2CCl44 4sp3NH＋粒子中心原子價層電子對數(shù)中心原子雜化軌道數(shù)4 4sp3NO－4 4 4sp3H2O24 4sp3N2H44 4sp3C2H43 3sp2C2H22 2sp CH3OH 4 4sp33 3sp2PO3－34

2．價層電子對數(shù)與多原子粒子（分子或離子）立體構(gòu)型關(guān)系

（1）根據(jù)中心原子價層電子對數(shù)可確定價層電子對互斥理論模型（VSEPR模型）：

中心原子價層電子對數(shù)為2，VSEPR模型為直線形。

中心原子價層電子對數(shù)為3，VSEPR模型為平面三角形。

中心原子價層電子對數(shù)為4，VSEPR模型為四面體形。

（2）根據(jù)VSEPR模型和中心原子的孤電子對數(shù)可確定粒子的立體構(gòu)型：

略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，即可得到多原子粒子的立體構(gòu)型。

①中心原子價層電子對數(shù)為2時，中心原子無孤電子對數(shù)，其粒子立體構(gòu)型為直線形。

②中心原子價層電子對數(shù)為3時，中心原子無孤電子對數(shù)，其粒子立體構(gòu)型為平面三角形；中心原子孤電子對數(shù)為1，其粒子立體構(gòu)型為V形。

③中心原子價層電子對數(shù)為4時，中心原子無孤電子對數(shù)，其粒子立體構(gòu)型為四面體形；中心原子孤電子對數(shù)為1，其粒子立體構(gòu)型為三角錐形；中心原子孤電子對數(shù)為2，其粒子立體構(gòu)型為V形。

例2 請指出下列各粒子中的中心原子的雜化方式。

VSEPR模型粒子價電子構(gòu)型價層電子對數(shù)孤電子對數(shù)粒子立體構(gòu)型H2O H—O····—H 4四面體形2 V形SO2O S··O 3平面三角形1 V形FBF BF3F 3平面三角形0平面三角形PCl3P··ClClCl 4四面體形1三角錐形OSO SO3O 3平面三角形0平面三角形CCl4CClClCl 4正四面體形0正四面體形Cl

續(xù)表

（指導(dǎo)教師：徐文華 安徽省濉溪中學(xué)）

（作者單位：安徽省濉溪中學(xué)高二4班）