摇价层电子对互斥理论中两个问题的讨论-大学化学-北京大学.PDF

第27卷 第6期 摇 摇 大 学 化 学 Vol.27 No.6 摇 2012年12月 UNIVERSITY CHEMISTRY Dec.2012 摇 摇 价层电子对互斥理论中两个问题的讨论 张晨曦摇 王雪峰* (同济大学化学系摇 上海200092) 摇 摇 摘要摇 针对大学化学课程中价层电子对互斥(VSEPR)理论教学过程中存在的问题,介绍和讨论VSEPR 理论对于含有多重键分子构型的应用和AL 分子构型的特殊性质,并在此基础上提出了相应的教学建议。 5 摇 摇 关键词摇 大学化学摇 价层电子对互斥理论摇 弯键理论摇 AL 分子摇 VB理论 5 摇 摇 价层电子对互斥(VSEPR)理论认为分子构型取决于价层电子对的构型,并且由于Pauli不相容原 [1鄄3] 理价层电子对在空间应该尽量远离 。 由于不依附于复杂的量子化学计算以及轨道模型,仅通过简单 的Lewis 电子式对分子构型进行判断,VSEPR理论在教学中获得了广泛应用。 [4鄄15] 摇 摇 然而,在VSEPR理论的教学过程中,笔者发现许多教材对于多重键方面的论述存在误区 ,即许 多教材使用滓鄄仔成键理论解释VSEPR理论在含有多重键分子构型方面的结论,而这些结论却是基于 Pauli 的弯键理论建立的。 因此,本文着重通过对C H 分子的讨论,阐述VSEPR理论讨论含有多重键 2 4 分子构型的理论基础;另外,介绍了含有5个电子对的AL 分子的特殊性质,并提出运用该构型分子判 5 断电子对相互排斥作用的大小。 1摇 VSEPR理论有关多重键的讨论 摇 摇 在现今教材中讨论中心原子与配体之间通过多重键(即双键和三键)结合时,均指出共价双键和共 价三键都当作一个共价单键来处理,每个键只计算其中的一对滓 电子,但是教材中并没有给出多重键 的价层电子对被作为单键处理的解释。 另外,在现今教材和教学过程中,几乎都忽视了VSEPR理论解 [4鄄14] 释多重键的基础———Pauli 的弯键理论,而是均采用了滓鄄仔成键理论进行解释 。 虽然VSEPR理论 仅通过价层电子对之间Pauli斥力判断分子构型,不涉及共价键的形成过程和键的稳定性,但是在多重 键的讨论中,VSEPR理论认为多重键的电子对均居于两个中心原子之间,这也就是Pauli所提出的弯键 理论的基础;而滓鄄仔成键理论则认为两个中心原子的p轨道肩并肩重叠形成仔键,不仅无法给出多重 键看作单键的原因,同时无法解释因多重键而产生的键角偏差。 以下分别用滓鄄仔成键理论和弯键理论 讨论乙烯分子,简单介绍两种理论并解释因多重键产生键角偏差以及多重键在VSEPR理论中看作单键 的原因。 2 摇 摇 滓鄄仔成键理论认为乙烯分子中的两个中心C原子均采取sp 杂化,分别与2个H原子和1个 C原 子形成3个滓键,轨道间夹角呈120毅;未参与杂化的p 轨道垂直于杂化轨道平面“肩并肩冶形成仔键。z 3 弯键理论则认为中心C原子依旧采取sp 杂化,两个C原子之间有两个价层电子对,形成两个 C—C弯 键(图1)。 摇 摇 虽然滓鄄仔理论对离域共轭作用以及多重键的光谱给