對于分子電性結構的判斷

摘 要 本文是在選修3新教材的基礎上，對于分子極性這一教學內(nèi)容進行的研究和探索。在考量了學生接受能力和理解能力后，從概念的理解到實例分析，對分子極性的判斷方法和技巧進行了多角度的解讀與歸納。

關鍵詞 分子；性質(zhì)；極性；方法；概念；實例

在選修3《分子的性質(zhì)》這節(jié)課的教學過程中，通過研究教材我發(fā)現(xiàn)課本中對于該內(nèi)容的文字描述很簡練，而對同學們在接觸到有關分子極性的判斷時，大多數(shù)都會感到內(nèi)容較為抽象，較難理解，在判斷時也常常會出現(xiàn)錯誤。為了掃除同學們在判斷分子極性這一問題上可能存在的“障礙”，本文在此對分子極性的判斷方法和技巧進行了多角度的解讀與歸納。

一、判斷分子極性的方法（一）化學方法

1.概念解讀

化學方法——正負電荷中心是否重合（在任何一個分子中都可以找到一個正電荷中心和一個負電荷中心，根據(jù)正負電荷中心是否重合來判斷）；

如圖1所示

2.實例分析

正負電荷中心重合與否不僅與化學鍵的極性有關，還與分子的立體結構（即鍵的空間位置）有關。

例一、水分子有四對核外電子，6個來自氧原子，2個來自氫原子。水分子包含4個雜化軌道，呈四面體構型，其中2個軌道用于形成O—H共價鍵，另2個軌道由氧的孤對電子占用，氧原子位于水分子四面體的中心，形成O—H共價鍵的2個電子對偏向于O原子一方，若用化合價描述就應顯—2價。共用電子對偏離于左右兩個氫原子時，左右兩個氫原子上就相當于帶部分單位的正電荷δ+，用化合價描述分別顯+1價。

H2O分子中成鍵電子的偏移示意圖及化合價的圖示說明如下：

H2O分子中，正電荷中心在左右兩氧原子（+1價）連線的中點上，負電荷中心在中間的氧原子（-2價）上。正負電荷中心不重合，因此，H2O是極性分子，而不是非極性分子。

例二、CO2分子中，C原子和兩個O原子相連。這個分子是直線型結構，CO2分子的結構如下圖所示：

在CO2分子結構中，O=C=O鍵角為1800，C=O鍵長為116pm。該分子中，兩個氧原子上呈負電性（δ-），負電荷的中心在兩個氧原子連線的中點上，中間的碳原子上呈正電性（δ+），正電荷中心就在落在碳原子上，顯然正負電荷的中心重合于一點。因此，CO2是非極性分子。

二、分子極性的判斷方法（二）物理方法

1.概念解讀

物理方法——中心原子所受合力是否為零。首先根據(jù)每個電子對的偏移方向，確定好每個化學鍵的極性。以電子對的偏移方向作為“力”的方向，用物理上的“力的合成”分析這些分子內(nèi)電子對的受力是否達到了平衡。如果整個分子的“合力”為零，那么該分子是非極性分子，反之為極性分子。

2.實例分析

例一：H2O分子

例二：CO2分子

三、分子極性的判斷方法（三）實驗驗證

1.實驗定性證明——帶電體引流法

操作方法：在酸式滴定管中注入25毫升蒸餾水，夾在滴定管夾上，滴定管下端放一大燒杯，把用絲綢布或尼龍布摩擦帶電的玻璃棒或塑料棒接近水流，觀察水流方向有沒有變化。另做一對比試驗，觀察四氯化碳液體流方向有無變化。

實驗現(xiàn)象：水流發(fā)生偏移，四氯化碳液體流未偏移

實驗結論：水分子有極性，遇帶電體，水流發(fā)生偏轉(zhuǎn)。四氯化碳分子無極性，遇帶電體，液體流向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

同理，用同樣的方法可以測定其他純液體流相應分子的極性，液體流發(fā)生偏移的相應分子具有極性，液體流不發(fā)生偏移的相應分子無極性。

2.分子極性的判斷方法（四）經(jīng)驗規(guī)律判斷法

除以上方法外，我們可以總結出判斷分子極性的四條規(guī)律：

規(guī)律1、鍵的極性、立體結構、分子極性三者關系

只含非極性鍵——非極性分子

規(guī)律2、根據(jù)化合價判斷

對于ABn型分子，若中心原子的化合價的絕對值=最外層電子數(shù)=主族序數(shù)，則為非極性分子。

如BeCl2、BF3、CH4為非極性分子；如NH3、H2O為極性分子。

規(guī)律3、根據(jù)中心原子有無孤對電子判斷

中心原子有孤對電子的一般為極性分子，如，NH3分子中心原子N有一孤對電子，H2O分子中心原子O有一孤對電子，它們都是極性分子。中心原子無孤對電子的一般為非極性分子，如BF3、CH4的中心原子B和F均無孤對電子，其中心原子的成對電子都是由雙方提供的，它們都是非極性分子。

規(guī)律4、根據(jù)分子的幾何形狀判斷

一般，直線形，平面三角形和正四面體的分子為非極性分子。如：

直線形：CO2、CS2和CH≡CH等，這些分子的鍵角均為180°，為非極性分子。

平面三角形：B的三鹵化物，BF3、BCl3、BBr3和BI3等，這些分子的鍵角均為120°，為非極性分子。

正四面體：CH4、CF4、CCl4、CBr4和NH4+等，這些分子的鍵角均為109.5°，為非極性分子。

總之，分子的極性由共價鍵的極性和分子的空間構型兩方面共同決定。以上列舉了一些方法和規(guī)律，這些方法和規(guī)律需要在實際的應用中去體會并掌握，所以學以致用，并能舉一反三，才能讓知識掌握的扎實。

參考文獻：

[]潘道皚等.《物質(zhì)結構》[M].高等教育出版社，1982.

[1]江淑卿，郭玉生.不同學習過程的概念構圖策略對促進知識結構專家化與理解能力之效果研究[J].臺灣國立師范大學學報（教育類），1997（42）（革新版）.

[2]J·E弗格林，劉舉正等譯.《無機立體化學與化學鍵》[M].高等教育出版社，1983.

[3]周公度.《結構無機化學》[M].科學出版社，1984.