9.9: 分子化合物和多原子离子的路易斯结构

要绘制复杂分子和分子离子的路易斯结构，遵循以下概述的分步操作会有所帮助：

1. 确定价电子（外壳）的总数。对于阳离子，每个正电荷减去一个电子。对于阴离子，每个负电荷加一个电子。
2. 绘制分子或离子的骨架结构，将原子排列在中心原子周围。 （通常，最小负电性的元素应放在中心。）将每个原子与中心原子通过单键（一个电子对）连接。
3. 将剩余的电子以孤对形式分布在末端原子上（氢除外），从而在每个原子周围形成一个八偶体。
4. 将所有剩余的电子放在中心原子上。
5. 重新排列外部原子的电子，使其与中心原子形成多个键，以便尽可能获得八偶体。

例如，考虑SiH ₄ ，CHO ₂ ^＆ndash; ，NO ⁺ 和OF ₂ 作为示例，可以应用此一般准则来确定其路易斯结构。

1. 确定分子或离子中的价电子（外壳）总数。

对于像SiH ₄ 这样的分子，该分子中每个原子上的价电子数相加：

= [4价e ^＆minus; / Si原子＆times; 1 Si原子] + [1价e ^＆minus; / H原子＆times; 4 H原子] = 8价e ^＆minus;

CHO ₂ ^＆ndash;

对于负离子，例如CHO ₂ ^＆ndash; ，原子上的价电子数与离子上的负电荷数相加（每个负电荷会获得一个电子）：

= [4价e ^＆minus; / C原子＆times; 1 C原子] + [1价e ^＆minus; / H原子＆times; 1 H原子] + [6价e ^＆minus; / O原子＆times; 2个O原子] + [另外1个e ^＆minus; ] = 18价e ^＆minus;

否 ⁺

对于正离子（如NO +），将离子中原子上的价电子数量相加，然后减去价电子总数：

= [5价e ^＆minus; / N原子＆times; 1 N原子] + [6价e ^＆minus; / O原子＆times; 1 O原子] + [＆minus; 1 e ^＆minus; ] = 10价e ^＆minus;

OF ₂ ＆nbsp;

OF ₂ 是中性分子，只需添加价电子数：

= [6价e ^＆minus; / O原子＆times; 1 O原子] + [7价e ^＆minus; / F原子＆times; 2个F原子] = 20价e ^＆minus;

1. 绘制分子或离子的骨架结构，将原子排列在中心原子周围，并通过单键（一个电子对）将每个原子连接到中心原子。 （请注意，离子在结构周围用方括号表示，离子电荷在方括号之外：）
   
   对于CHO ₂ ^＆minus; 可能存在几种原子排列的情况，将使用实验证据来选择正确的原子。通常，负电性较低的元素更有可能是中心原子。在CHO ₂ ^＆minus 中，负电性较低的碳原子的中心位置是氧和氢原子。其他示例包括POCl ₃ 中的P，SO ₂ 中的S和＆Clb ₄ ^＆minus; 中的Cl 。 ＆nbsp;一个例外是氢几乎从来不是中心原子。作为最具负电性的元素，氟也不能成为中心原子。
2. 将剩余的电子以孤对形式分布在末端原子上（氢除外），以一个八偶体电子完成它们的化合价壳。 （SiH ₄ 上没有剩余电子，其结构不变。）
   
3. 将所有剩余的电子放在中心原子上。
   • 对于SiH ₄ ，＆nbsp; CHO ₂ ^＆minus; ，＆nbsp;和NO ⁺ ，有没有剩余的电子。对于OF ₂ ，剩余的16个电子中有12个被放置，从而使4个电子被放置在中心原子上：
     
重新排列外部原子的电子，使其与中心原子形成多个键，并尽可能获得八偶体。
• SiH ₄ ：Si已经有一个八偶体，因此无需执行任何操作。
  
• CHO ₂ ^＆minus; ：价电子以孤对形式分布在氧原子上，而碳原子缺少一个八偶体。 >
因此，一对孤立的电子从一个氧原子提供给碳原子，形成一个双键。根据提供给电子的氧原子的不同，可以有两种可能的结构，也称为共振结构。
• NO ⁺ ：对于此离子，添加了八个价电子，但两个原子都没有八偶体。由于总电子已用完，因此无法添加其他电子。在这种情况下，必须移动电子以形成多个键。氮原子有两个孤对电子，氧原子有一个对电子。
  
• 这仍然不会产生八偶体，因此必须移动另一对以形成三重键。
   
• 在OF ₂ 中，由于每个原子已经具有一个八偶体，因此没有任何变化。
  

本文改编自Openstax, 化学2e, 第7.3节：路易斯符号和结构。

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路易斯结构是原子间 化学键的简化表示。写出中性化合物如乙烯或氨，或多原子离子如水合氢离子 或磷酸盐的路易斯结构涉及以下顺序的步骤。首先，计算分子中价电子的 总数。以乙烯为例。每个碳原子有 4 个价电子，每个氢原子有 1 个价电子；乙烯有 2 个碳原子和 4 个氢原子，因此共有 12 个价电子。接下来，画出分子的骨架结构。一般来说，化学式中的第一个原子 或电负性较小的原子放在中心。这个原子也被称为中心原子 并且必须能够形成至少两个键。氢原子或电负性更强的原子 位于中心原子的末端。在这里，碳原子占据了中心位置，氢原子围绕着它们。下一步是八电子结构的完成。首先，在每两个原子之间放置一对电子 来表示成键对。剩下的电子以孤对的形式分布到 末端原子和中心原子以满足二电子或八电子的 稳定结构。在这种情况下，由于氢已经达到二电子结构，剩下的电子被转移 到碳原子上。现在，用孤对电子在缺少八电子结构的原子之间 形成多个键。在乙烯中，碳原子还没有达到八电子稳定结构。因此，一个孤对被移到键合区 以形成双键，使所有原子 都能达到稳定的电子构型。为了写出带电多原子离子，如水合氢离子 或磷酸盐的路易斯结构，也采用了 同样的方法，只是加了一个修改来 调节离子电荷。要绘制水合氢离子的路易斯结构，首先，计算离子上价电子的数目。因为氢离子带正电荷，所以从总的价电子中去掉一个电子，使其数目减少到 8 个。接下来，用它的骨架结构来说明这个分子。现在在每个原子之间放置一对电子，然后 在中心原子上放置一对孤对电子。这样的话，氢原子和氧原子 就分别满足二电子结构和八电子结构。最后，把路易斯结构 写在括号里，然后在它的右上角 加上一个正电荷。