多原子粒子中的中心原子價層電子對數計算方法及其應用

安徽 徐清碩

多原子粒子中的中心原子價層電子對數計算方法及其應用

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的計算至關重要，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型。人教版教材中有關中心原子價層電子對數的計算方法較為煩瑣，不利于學生掌握，現結合個人的學習心得體會介紹兩種比較簡單的計算方法，希望對同學們有所幫助。

一、根據多原子粒子的價電子構型計算中心原子價層電子對數

1．多原子分子中的中心原子價層電子對數計算

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

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

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

例1 根據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。

分子價電子構型σ鍵數中心原子價電子數周圍原子未成對電子數孤電子對數中心原子價層電子對數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計算

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

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

（3）中心原子的價層電子對數＝σ鍵個數＋孤電子對數。

例2 根據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。

分子中心原子價電子數周圍原子未成對電子數價電子構型σ鍵數孤電子對數中心原子價層電子對數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計算

可先把此類多中心原子分子的結構式畫出，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構式。

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

（3）中心原子的價層電子對數＝σ鍵個數＋孤電子對數。

例3 根據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。

分子價電子構型σ鍵數中心原子價電子數周圍原子未成對電子數孤電子對數中心原子價層電子對數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、根據經驗公式1／2（a＋xb）計算中心原子價層電子對數

多原子粒子中心原子的價層電子對數＝1／2（a＋xb）

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

例 根據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。

粒子a x b 中心原子價層電子對數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、價層電子對數應用

1．價層電子對數與雜化類型的關系

（1）中心原子的價層電子對數等于雜化軌道數。

（2）根據雜化軌道數即可確定中心原子的雜化類型：

雜化軌道數為2，中心原子雜化方式為sp雜化。

雜化軌道數為3，中心原子雜化方式為sp2雜化。

雜化軌道數為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中心原子雜化軌道數4 4sp3NO－4 4 4sp3H2O24 4sp3N2H44 4sp3C2H43 3sp2C2H22 2sp CH3OH 4 4sp33 3sp2PO3－34

2．價層電子對數與多原子粒子（分子或離子）立體構型關系

（1）根據中心原子價層電子對數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為2，VSEPR模型為直線形。

中心原子價層電子對數為3，VSEPR模型為平面三角形。

中心原子價層電子對數為4，VSEPR模型為四面體形。

（2）根據VSEPR模型和中心原子的孤電子對數可確定粒子的立體構型：

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型。

①中心原子價層電子對數為2時，中心原子無孤電子對數，其粒子立體構型為直線形。

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

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

例2 請指出下列各粒子中的中心原子的雜化方式。

VSEPR模型粒子價電子構型價層電子對數孤電子對數粒子立體構型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

續表

（指導教師：徐文華 安徽省濉溪中學）

（作者單位：安徽省濉溪中學高二4班）