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9.9: 分子化合物和多原子离子的路易斯结构
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Lewis Structures of Molecular Compounds and Polyatomic Ions
 
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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 – ,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 − / Si原子× 1 Si原子] + [1价e − / H原子× 4 H原子] = 8价e −

      CHO 2 –

      对于负离子,例如CHO 2 – ,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 − / C原子× 1 C原子] + [1价e − / H原子× 1 H原子] + [6价e − / O原子× 2个O原子] + [另外1个e − ] = 18价e −

      +

      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 − / N原子× 1 N原子] + [6价e − / O原子× 1 O原子] + [− 1 e − ] = 10价e −

      OF 2  

      OF 2 是中性分子,只需添加价电子数:

      = [6价e − / O原子× 1 O原子] + [7价e − / F原子× 2个F原子] = 20价e −

      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:)
        Figure1
        对于CHO 2 − 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 − 中的Cl 。  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。)
        Figure2
      3. 将所有剩余的电子放在中心原子上。
        • 对于SiH 4 ,  CHO 2 − , 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:
          Figure3
        • 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。
            Figure4
          • CHO 2 − :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。 > Figure5
          • 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。
            Figure6
          • 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。
             Figure7
          • 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。
            Figure8
          • 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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