氧的四价化合物

1、氧的四价化合物人们通常认为，氧元素在h20、02、of2分子中的价数分别是?2价、0价、+2价。 事实并非完全如此，在隹分子中，氧不是0价，不是没有化合价。本文认为，氧原子 生成单质和化合物时，不但有正、负价，还有中价；不但有+2价，还有+4价，甚至+6 价。氧原子在生成h20或0円时，首先进行不等性sp3杂化，得到四个不等性杂化轨道，即两个（sp沪和两个（sp3y。其中的两个孤单电子（sp学杂化轨道若与氢原子的孤单 电子（isy基态轨道重叠时，形成两条h? 0c共价键；若与氟原子的孤单电子（sp3y不 等性杂化轨道重叠时，形成两条o卡c共价键。根据元素电负性的大小，判断氧元素的化合价分别是-

2、2和+2价。这是人所共知的事实。至于“02”分子则当别论。它俗称氧气，学名一氧化氧“ 00”，是由两个氧原子“ 0”发生化学反应后结合（化合）而成的单质分子。近代量子力学计算和现代物质结构实验发现02分子的结构式不是00而是0 0。a. - til共他健臃，序斯健在化合成02（00）分子时，每个氧原子都进行不等性spx轨道杂化，都得到两个不等性杂化轨道，即（spx尸和（spx）1。它们都用孤单电子（spd轨道以头碰头方式重叠 进行电子配对，形成c共价键。另外，每个氧原子还剩下没有参加杂化的两个基态即轨道，其中一个氧原子的（2p沪和（2p却与另一个氧原子的（2pyp和（2pz尸，以肩并肩其键型如

3、右图所示 : 方式重叠，形成两个三电子n共价键，即口3和口3。这样 , 每个氧原子都提供4个价电子成键，所以化合价为四价，又因为同是氧元素，电负性相等，显示电中性，所以在02（即00）分子中，氧元素的化合价是中四价，拟用士4价表示。具有中价的其它例子还有：在円分子中，氟的化合价是中一价，即士1价；在n2中，氮是中三价， ?士3价；在金刚石和石墨分子中，碳是中四价， 4价等。氧原子也能自身化合成03分子，它俗称臭氧，学名二氧化氧002(1)，结构式002分子是v形结构，每个氧原子都进行sp句杂化，都得到三个不等性杂化轨道，处于角顶的中心氧原子的杂化轨道是(sp2) 2、(sp2) 1(sp2)

4、1，角底的每个氧 原子都是(spi 2、(sp2) (sp2) 1 o杂化轨道上的孤单电子进行配对，生成两条c共价键 (组成两条角边 ) 。另外，每个氧原子尚有一个没有参加杂化的基态2pz 轨道：角顶氧原子的是(2pz) 2；角底两原子的都是(2pz) 10这三个基态2pz轨道肩并肩重叠，生成一个大n键。由此可见：1. 角顶的中心氧原子使用四个价电子成键(两个生成c键，两个生成丨丨4键)，所以化合价是四价。2. 角底的每个氧原子都是提供两个价电子成键(一个生成c键，一个生成m键) ，所以化合价是两价。3. 由于生成丨【4键时 ，角顶氧原子独自提供50%的电荷密度，比角底氧原子平均只提供25%的

5、电荷密度多，所以带正电荷，就用+4价表示，角底的两个氧原子都是负电荷，就用价表示。由此可见，臭氧03分子（即二氧化氧002分子）是极性分子，角顶氧原子是正端，角底氧原子是负端，这与实验事实相符氧原子还能和碳原子化合，生成一氧化碳分子co。根据量子力学计算和结构测定，co的结构式不是c =0,而是c 0。如下图：结构式c0指出，c与0化合时都进行不等性spx杂化，得到两个不等性(spv尸和(sp)杂化轨道，它们的孤单电子(spd杂化轨道头碰头重叠，生成共价键；另外，c和0各都尚有两个没有参加杂化的2p轨道一一c是(2p和(2pz) ； 0是(2pyp和(2p沪。这样c和0的两个孤单电子(2py)

6、1轨道肩并肩重叠生成ny共价键。与此同时，c的空(2pz)。轨道和0的孤对电子(2pz)2轨道肩并肩重叠生成nt 配价键c 0。由量子化学计算结果知道，生成c 0键时，c从0得到的电荷密度很大，足够补偿在生成7共价键和ny共价键时损失给0的电荷密度的总和，并且有余。所以，c是极性分子c0的负端，0是正端。这与现代物质结构测定结果相符合。事实上，配价键a b兼具共价键和电价键的若干性质，可看成由一共价键和一电价键组成的混合双键。这样，配价键a b也可以用a? b表示，称为半极性键。所以c0分子的结构式c0可恰当地写成+0。它表明，氧原子的化学键总数有四条：一条7共价键，一条ny共价键，一条m共价键，一个正电价键。因为氧原子带正电荷，所以是正四价，是混合价，亦用+4价表示。除上述02、03、c0外，还有n0+、h30+和络合水分子等，都有四价氧原子存在。附言：现在已有令人信服的事实进行推断，氧可以生成正六价化合物一一氟代氧酸钾kooaf。笔者诚觅有兴趣、有实验条