等電子體原理.doc

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1、揭秘化學(xué)競賽新熱點(diǎn)——等電子原理杭州市余杭高級中學(xué)鄒定兵結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)是物質(zhì)性質(zhì)的本源，性質(zhì)是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體表現(xiàn)。這是貫穿整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要重點(diǎn)掌握的物質(zhì)結(jié)構(gòu)思想。作為《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》選修模塊的拓展，等電子原理已成為各級化學(xué)競賽試題的考查新熱點(diǎn)。主要是因?yàn)檫@類試題所涵蓋的知識具有極強(qiáng)的輻射性和發(fā)散性特點(diǎn)，能較好的考查學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)原理的活用，特別是對該原理的遷移和邏輯推理能力。為了便于學(xué)生掌握這一考點(diǎn)，筆者對等電子原理進(jìn)行了分析、歸納，以供大家參考。1、等電子原理1919年，美國化學(xué)家IrvingLa

2、ngmuir在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上總結(jié)出一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，即等電子原理：原子數(shù)相同，電子數(shù)相同的分子，結(jié)構(gòu)相似，物理性質(zhì)相近。具有等電子特征的微?；シQ為等電子體。常見的等電子體如N2和CO，其性質(zhì)比較如表1。表1?CO與N2的性質(zhì)對比?CON2原子個(gè)數(shù)電子總數(shù)價(jià)電子數(shù)成鍵特征?離解能/kJ×mol-1熔點(diǎn)/K沸點(diǎn)/K密度/g×cm-3臨界溫度/K臨界壓強(qiáng)/MPa21410共價(jià)叁鍵（一個(gè)s鍵和兩個(gè)p鍵，且有一個(gè)空的p*軌道）1075832530.7931333.621410共價(jià)叁鍵（一個(gè)s鍵和兩個(gè)p鍵，且有一個(gè)空的p*軌道）946772

3、520.7961273.52、等電子原理運(yùn)用時(shí)需要注意的幾個(gè)問題2.1明確等電子原理的含義等電子原理中所講的“電子數(shù)相等”既可以是指總電子數(shù)相等（如CO和N2，均為14），也可以是指價(jià)電子數(shù)相等（如N2和CN-，均為10）。因而互為等電子體的微?？梢允欠肿?，也可以是離子。注意的是，若按價(jià)電子數(shù)相等計(jì)數(shù)時(shí)，此時(shí)價(jià)電子總數(shù)包括重原子（原子序數(shù)≥4）提供的價(jià)電子以及輕原子(H、He、Li)用來與重原子成鍵的電子，如N2和C2H2互為10電子體，其中，C2H2的總電子數(shù)就包括兩個(gè)H原子與C原子形成C-H鍵的電子。此外，等電子原理中所指的“

4、原子數(shù)相等”通常指的是重原子個(gè)數(shù)相等；“結(jié)構(gòu)相似”也是針對重原子而言。因此，等電子原理也可以理解為：重原子數(shù)相等，總電子數(shù)相等的分子或離子，重原子的空間構(gòu)型通常具有相似性。2.2明確等電子原理適用的范圍運(yùn)用等電子原理預(yù)測分子或離子的空間構(gòu)型時(shí)，不能簡單的認(rèn)為價(jià)電子數(shù)相等的兩種微粒即為等電子體，必須注意等電子體用于成鍵的軌道具有相似性。例如CO2和SiO2，若單從價(jià)電子數(shù)相等角度考慮，二者看似互為等電子體，實(shí)則不然，兩者的空間結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。原因是，在CO2中，除了C原子以sp雜化軌道分別與2個(gè)O原子的p軌道以s鍵結(jié)合，還有2個(gè)離域的

5、鍵；而SiO2中Si原子以sp3雜化軌道分別與4個(gè)O原子的p軌道以s鍵結(jié)合，同時(shí)，Si原子的d軌道還與O原子的P軌道形成了離域的p鍵。因此，成鍵軌道是否具有相似性是運(yùn)用等電子原理判斷分子或離子空間構(gòu)型的前提。3、常見的等電子體中學(xué)常見的等電子體價(jià)電子數(shù)有8、10、14、16、18、24、26、30、32、48十種，按照重原子總數(shù)的不同可以歸類如下（表2）。表2?常見的等電子體及空間構(gòu)型等電子類型常見等電子體空間構(gòu)型2原子10電子2原子14電子3原子16電子3原子18電子4原子24電子4原子26電子5原子8電子5原子32電子6原子3

6、0電子7原子48電子N2,CN-,C22-,C2H2,NO+F2,O22-,H2O2,N2H4,C2H6,CH3NH2,NH2OH,CH3FCO2,N2O,NCO-,N3-,NO2+,SCN-,HgCl2,BeCl2(g)，O3,SO2,NO3-SO3(g),CO32-,NO3-,BO33-,BF3SO32-,ClO3-,BrO3-,IO3-,XeO3CH4,SiH4,NH4+,PH4+,BH4-CCl4,SiF4,SiO44-,SO42-,ClO4-C6H6,N3B3H6(俗稱無機(jī)苯)AlF63-,SiF62-,PF6-,SF6

7、直線型直線型直線型折線型平面三角型三角錐型正四面體型正四面體型平面六邊型八面體型4、等電子原理的考查4.1考查等電子體的書寫例1.（2005湖北化學(xué)競賽初賽試題）H2O2是一種綠色氧化劑，應(yīng)用十分廣泛。1979年化學(xué)家將H2O2滴入到含SbF5的HF溶液中，獲得了一種白色固體A。經(jīng)分析，A的陰離子呈八面體結(jié)構(gòu)，陽離子與羥胺NH2OH是等電子體。（1）確定A的結(jié)構(gòu)簡式。寫出生成A的化學(xué)方程式。（2）若將H2O2投入到液氨中，可得到白色固體B。紅外光譜顯示，固態(tài)B存在陰陽兩種離子，其中一種離子呈正四面體。試確定B的結(jié)構(gòu)簡式。（3）上述

8、實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明H2O2的什么性質(zhì)？解析本題第（1）、（2）問是對等電子原理的間接考查。A的陰離子呈八面體結(jié)構(gòu)，結(jié)合題目所給信息，分析可知，A的陰離子應(yīng)該是PF6-的等電子體SbF6-；A的陽離子與羥胺NH2OH是等電子體，同樣結(jié)合題干信息分析可知，陽