2.2.4等電子原理和大π鍵課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第二節(jié)

分子的空間結(jié)構(gòu)

第3課時

等電子原理和大??

鍵人教版（2019）化學(xué)選擇性必修二第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等電子原理及應(yīng)用1.等電子原理原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)也相等的分子(或離子)具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)相近，此原理稱為等電子原理。

2.等電子體(1)概念滿足等電子原理的分子(或離子)稱為等電子體。(2)性質(zhì)互為等電子體的物質(zhì)具有相似的化學(xué)鍵類型和空間結(jié)構(gòu)，物理性質(zhì)相近，但其化學(xué)性質(zhì)差別較大。例如CO和N2互為等電子體，其性質(zhì)（物理性質(zhì)）對比如下：分子熔點/℃沸點/℃水溶性（室溫）分子解離能/（KJ/mol）分子的價電子總數(shù)CO-205-191.5難溶于水107510N2-210-196難溶于水946103.常見等電子體等電子體類型微粒立體構(gòu)型2原子10價電子CO、N2、C22-直線形3原子16價電子CO2、CS2、N2O、BeCl2、NO2+、SCN－、N3-直線形3原子18價電子SO2、O3、NO2-V形4原子24價電子NO3-、CO32-、BF3、SO3平面三角形5原子8價電子CH4、NH4+正四面體形5原子32價電子SiF4、CCl4、SO42-、SiO44-、PO43-正四面體形4原子26價電子SO32-、PO33-、ClO3-三角錐形(2)利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料(3)利用等電子原理針對某性質(zhì)找等電子體3.等電子原理應(yīng)用(1)判斷一些簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)如SO2和O3的原子數(shù)目和價電子總數(shù)都相等，二者互為等電子體，中心原子都是sp2雜化，都是V形結(jié)構(gòu)。白錫(??-Sn)與銻化銦互為等電子體，它們在低溫下都可轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體。如晶體硅、鍺是良好的半導(dǎo)體材料，它們的等電子體AlP、GaAs也都是良好的半導(dǎo)體材料。變換過程中注意電荷變化，并伴有元素種類的改變序號方法示例1234.確定等電子體的方法豎換：把同族元素(同族原子價電子數(shù)相同)上下交換，即可得到相應(yīng)的等電子體橫換：換相鄰主族元素，這時候價電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價電子總數(shù)相等可以將分子變換為離子，也可以將離子變換為分子CO2與CS2、O3與SO2N2與COO3與NO2-、CH4與NH4+CO與CN－(2)與SiCl4互為等電子體的離子為______________(任寫一種即可)。(3)CO32-中碳原子的雜化軌道類型是

,寫出一種與CO32-具有相同空間結(jié)構(gòu)的-1價無機(jī)酸根離子的化學(xué)式

。(2021·海南卷)(1)(2020·江蘇卷)與NH4+互為等電子體的一種分子為

____

(填化學(xué)式)。CH4或SiH4SO42-或PO43-sp2NO3-(4)通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同，則下列有關(guān)說法中正確的是(

)A．CH4和NH4+是等電子體，鍵角均為60°B．NO3-和CO32-是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)C．H3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)D．B3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道B三角錐形平面三角形正四面體形O22-N2O4第四周期第ⅦB族3d54s2直線形CO2C2H6大??鍵1.定域π鍵(1)概念

(2)形成定域π鍵的條件(3)定域π鍵數(shù)目兩個相鄰原子的平行p軌道“肩并肩”重疊形成，可描述為雙軌道雙電子π鍵。相鄰兩個原子提供一個或兩個相互平行的未雜化p軌道。共價雙鍵中，1個p-pπ鍵；共價三鍵中，2個p-pπ鍵。2.離域π鍵(1)概念在一個具有平面結(jié)構(gòu)的多原子分子內(nèi)，彼此相鄰的3個或多個原子中相互平行且未參與雜化的p軌道肩并肩地相互重疊形成的多電子π鍵，稱為大π鍵。①中心原子雜化方式：sp或sp2；②參與形成大π鍵的多個原子應(yīng)在同一個平面上；③參與形成離域π鍵的原子都必須提供一個或兩個相互平行的p軌道④p軌道上的電子總數(shù)小于p軌道數(shù)的2倍。(2)形成離域π鍵的條件

(3)表示方法

實例分析：(4)常見大??

鍵類型①CO2CO2的等電子體：CO2的碳原子采用sp雜化,它的兩個未參加雜化的p軌道在空間上取向是跟sp雜化軌道相互垂直。CO2分子里有兩套3原子4電子符號為??

34的p-p大π鍵。②

O3O3可以看成O·O2

O3的等電子體：③CO32-中心碳原子取sp2雜化形式，碳原子上有一個垂直于分子平面的p軌道；端位的3個氧原子也各有1個垂直于分子平面的p軌道；分子的總價電子數(shù)等于24，3個C－Oσ鍵有6個電子，每個氧原子上有2個不與分子平面垂直的孤對電子對，因此4個平行p軌道中共有24-6-3×4=6個電子，所以CO32–離子中有1個4軌道6電子p-p大??

鍵，符號為??

46CO32－的等電子體：④

環(huán)狀分子(5)大π鍵判斷方法①電子式法結(jié)合原子的電子式，分析原子在形成σ鍵后，剩余的價電子，從而確定參與形成大π鍵的電子數(shù)。實例分析：

②等電子體法③m、n數(shù)值計算法方法一m為原子個數(shù)：一般粒子有幾個原子，就是幾個p軌道。n值的計算：n=a－b－c－da．先計算微粒的總價電子數(shù)(a)b．計算原子之間的σ鍵，一對σ鍵存在2個電子(b)c．中心原子的孤對電子數(shù)(c)d．外圍原子的價層電子中的孤對電子數(shù)(d)1、試計算分析，確定SO2分子中的大??

鍵總價電子數(shù)a=6+6×2=18σ鍵電子數(shù)b=2×2=4中心原子的孤對電子數(shù)c=2外圍原子的價層電子中的孤對電子數(shù)d=2×4=8

n=a－b－c－d=18－4－2－8=4

2、試計算分析，確定NO3-分子中的大??

鍵總價電子數(shù)a=5+6×3+1=24σ鍵電子數(shù)b=3×2=6中心原子的孤對電子數(shù)c=0外圍原子的價層電子中的孤對電子數(shù)d=3×4=12n=a－b－c－d=24－6－0－12=6

方法二①m為原子個數(shù)：一般粒子有幾個原子，就是幾個p軌道②n值的計算

a．分析出參與形成離域π鍵的每個原子形成幾個σ鍵

b．形成σ鍵后，若只有一個成單電子，則該電子參與形成大π鍵，若沒有成單電子，則最多有一對孤對電子參與形成大π鍵1、試計算分析，確定

分子中的大??

鍵C原子的電子式為

，每個C原子采取sp2雜化，形成3個σ鍵，每C原子有1個成單電子，該單電子參與形成大π鍵，因此其大π鍵為

2、