臭氧分子中的键是非极性键吗

1、臭氧分子中的键是非极性键吗濮阳油田第二高级中学 武圣君目前，中学化学教师对 O3 分子中的键是否是非极性键存在着不同的看法。 笔者认为，臭氧分子中的键是极性共价键，其理由如下。一、现代价键理论的论证现代价键理论认为，臭氧分子中，中心氧原子利用其 sp2 杂化轨道中的两个 未成对电子， 分别与另外两个氧原子中的一个未成对电子相结合， 占据 2 个杂化 轨道，形成2个c键。中心氧原子的未杂化的轨道由孤对电子占据，又与两个配位氧原子（各提供 1 个电子）形成一个由 3个氧原子共同拥有 4个电子的离域大 n键（n 34）,此键垂直于分子平面（图1）0由于口34中的4个n电子平均分布在3个氧原子的分子轨

2、道中，所以中心氧 原子供给的 2 个电子，又部分的被两边的氧原子所共有， 致使两个原子核所形成 的正电荷重心和由电子形成的负电荷重心不再重合，因此 03分子中的键是极性 共价键 图 2（ a） .二、科学实验结果的证实科学实验测得，臭氧分子中的键角为116.8°，键长为1.278X 10 to m （该 键键长正好介于氧原子间单键键长 1.48X10 -10 m与双键键长1.12X10 -10 m 之间）图2 （b）。臭氧分子电偶极矩为1.77X 10 一30 C m （即0.53德拜）。实验结果表明： 03 分子中氧原子间的键是介于单键与双键之间的重叠，且 一定是极性键。 这是因为

3、分子电偶极矩是各单个键电偶极矩的矢量和。 若电偶极 矩不等于零，则是极性分子。若为极性分子，则分子内必存在极性键。三、分子中氧原子电荷分布的计算根据 03分子的电偶矩和分子中的键角，可以计算出 03分子中0 0键的电偶极矩卩'为：1.70 x iom2cos 5®.4fl假设03分子中n34键是离子型，那么每个配位氧原子的电荷的绝对值应等于1.60X10 T9 C,在这种情况下，03分子中的OO键的电偶极矩应为: 卩'=q d = 1.60X 10 -19 C X 1.278X 10 -10 m=20.4X 1030 C m但实际测得03分子中O O键电偶极矩只有1.

4、70X 10 _30c m,占100%离 子键时所得数值的比例为：170 X10 m=0.083 = 8.3%20.4X io -30C m即O3分子中OO键的离子性为8.3%。这说明O3分子中氧原子的电荷分 布情况是：配位氧原子为 0.083,中心氧原子为+ 0.166。综上所述，O3分子是含有极性键的极性分子。那么，根据电负性来判断键的极性时，有些教师为什么会得出O3分子中的键是非极性键的结论呢？这是因为利用成键原子的电负性差值判断键的极性时， 不能忽视的一个重要因素就是：同种元素的原子，其成键的原子轨道不同，或电 子云的重叠不同，则元素的化合价不同，电负性的值也不同。在O3分子中，配位氧原子与中心氧原子的成键的原子轨道和电子数均不同，导致中心氧原子带部分的正电荷，配位氧原子带部分负电荷。即O3分子中氧的实际价态不同，其电负性差值不为零，因此，O3分子中的键是极性键。这与前面的论述是完全一致 的。参考文献1北京师范大学，等.高等学校教材无机化学上册第3版.北京：高等教育出版社，1992.4522印永嘉