2.2.4等电子原理和大π键课件高二上学期化学人教版选择性必修2

第二节

分子的空间结构

第3课时

等电子原理和大𝞹

键人教版（2019）化学选择性必修二第二章分子结构与性质等电子原理及应用1.等电子原理原子总数相同、价电子总数也相等的分子(或离子)具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理。

2.等电子体(1)概念满足等电子原理的分子(或离子)称为等电子体。(2)性质互为等电子体的物质具有相似的化学键类型和空间结构，物理性质相近，但其化学性质差别较大。例如CO和N2互为等电子体，其性质（物理性质）对比如下：分子熔点/℃沸点/℃水溶性（室温）分子解离能/（KJ/mol）分子的价电子总数CO-205-191.5难溶于水107510N2-210-196难溶于水946103.常见等电子体等电子体类型微粒立体构型2原子10价电子CO、N2、C22-直线形3原子16价电子CO2、CS2、N2O、BeCl2、NO2+、SCN－、N3-直线形3原子18价电子SO2、O3、NO2-V形4原子24价电子NO3-、CO32-、BF3、SO3平面三角形5原子8价电子CH4、NH4+正四面体形5原子32价电子SiF4、CCl4、SO42-、SiO44-、PO43-正四面体形4原子26价电子SO32-、PO33-、ClO3-三角锥形(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料(3)利用等电子原理针对某性质找等电子体3.等电子原理应用(1)判断一些简单分子或离子的空间结构如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构。白锡(𝝱-Sn)与锑化铟互为等电子体，它们在低温下都可转变为超导体。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变序号方法示例1234.确定等电子体的方法竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子CO2与CS2、O3与SO2N2与COO3与NO2-、CH4与NH4+CO与CN－(2)与SiCl4互为等电子体的离子为______________(任写一种即可)。(3)CO32-中碳原子的杂化轨道类型是

,写出一种与CO32-具有相同空间结构的-1价无机酸根离子的化学式

。(2021·海南卷)(1)(2020·江苏卷)与NH4+互为等电子体的一种分子为

____

(填化学式)。CH4或SiH4SO42-或PO43-sp2NO3-(4)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是(

)A．CH4和NH4+是等电子体，键角均为60°B．NO3-和CO32-是等电子体，均为平面三角形结构C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道B三角锥形平面三角形正四面体形O22-N2O4第四周期第ⅦB族3d54s2直线形CO2C2H6大𝞹键1.定域π键(1)概念

(2)形成定域π键的条件(3)定域π键数目两个相邻原子的平行p轨道“肩并肩”重叠形成，可描述为双轨道双电子π键。相邻两个原子提供一个或两个相互平行的未杂化p轨道。共价双键中，1个p-pπ键；共价三键中，2个p-pπ键。2.离域π键(1)概念在一个具有平面结构的多原子分子内，彼此相邻的3个或多个原子中相互平行且未参与杂化的p轨道肩并肩地相互重叠形成的多电子π键，称为大π键。①中心原子杂化方式：sp或sp2；②参与形成大π键的多个原子应在同一个平面上；③参与形成离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行的p轨道④p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍。(2)形成离域π键的条件

(3)表示方法

实例分析：(4)常见大𝞹

键类型①CO2CO2的等电子体：CO2的碳原子采用sp杂化,它的两个未参加杂化的p轨道在空间上取向是跟sp杂化轨道相互垂直。CO2分子里有两套3原子4电子符号为𝞹

34的p-p大π键。②

O3O3可以看成O·O2

O3的等电子体：③CO32-中心碳原子取sp2杂化形式，碳原子上有一个垂直于分子平面的p轨道；端位的3个氧原子也各有1个垂直于分子平面的p轨道；分子的总价电子数等于24，3个C－Oσ键有6个电子，每个氧原子上有2个不与分子平面垂直的孤对电子对，因此4个平行p轨道中共有24-6-3×4=6个电子，所以CO32–离子中有1个4轨道6电子p-p大𝞹

键，符号为𝞹

46CO32－的等电子体：④

环状分子(5)大π键判断方法①电子式法结合原子的电子式，分析原子在形成σ键后，剩余的价电子，从而确定参与形成大π键的电子数。实例分析：

②等电子体法③m、n数值计算法方法一m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道。n值的计算：n=a－b－c－da．先计算微粒的总价电子数(a)b．计算原子之间的σ键，一对σ键存在2个电子(b)c．中心原子的孤对电子数(c)d．外围原子的价层电子中的孤对电子数(d)1、试计算分析，确定SO2分子中的大𝞹

键总价电子数a=6+6×2=18σ键电子数b=2×2=4中心原子的孤对电子数c=2外围原子的价层电子中的孤对电子数d=2×4=8

n=a－b－c－d=18－4－2－8=4

2、试计算分析，确定NO3-分子中的大𝞹

键总价电子数a=5+6×3+1=24σ键电子数b=3×2=6中心原子的孤对电子数c=0外围原子的价层电子中的孤对电子数d=3×4=12n=a－b－c－d=24－6－0－12=6

方法二①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道②n值的计算

a．分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键

b．形成σ键后，若只有一个成单电子，则该电子参与形成大π键，若没有成单电子，则最多有一对孤对电子参与形成大π键1、试计算分析，确定

分子中的大𝞹

键C原子的电子式为

，每个C原子采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，因此其大π键为

2、