杂环化合物中原子的杂化方式

分别以两个“杂蛋”和两个“杂羊”为例:

1、吡咯:

是一个杂氮原子的五元杂环化合物。四个碳原子和氮原子均采用sp2杂化。每个碳原子成环时形成两个σ(西格码)键、与连接的1个氢原子也是形成σ(西格码)键,剩下1个P电子。氮原子成环时使用2个电子形成两个σ(西格码)键、与连接的1个氢原子也是形成σ(西格码)键。氮原子剩下2个孤对电子占据P轨道,与4个碳原子的4个个P电子形成π56(五中心六电子大π)键。

2、吡啶:

吡啶是一个杂氮原子的六元环杂环化合物。可以看成是苯分子中的一个CH=被N=所取代。四个碳原子和氮原子均采用sp2杂化。吡啶中N和两个C成σ(西格码)键,一个孤对电子占据一个杂化轨道,与环所在平面共面。还剩1个未成对P电子和其它五个碳原子的5个P电子形成大π66(六中心六电子大π)键,N原子发生不等性的sp2杂化。

3、呋喃:

是最简单的杂氧五元杂环化合物。四个碳原子和氧原子均采用sp2杂化。这是由于氧原子在成环时,使用2个电子形成2个σ(西格码)键,剩下的4个电子,2个孤对电子占据一个杂化轨道,与环所在平面共面。另2个孤对电子和其它4个碳原子的4个P电子形成大π56(五中心六电子大π)键。氧原子发生的是不等性sp2杂化。注意:这里因为氧的一对孤对电子与形成大π键,与水是的氧原子是不同的。水中的2个孤对电子分别占据一个杂化轨道,所以水中氧是sp3杂化。

4、吡喃:

是含有一个杂氧原子的完全不饱和六元杂环化合物。分子中的氧原子和4个双键碳原子都是sp2杂化,另一个饱和碳原子是sp3杂化。杂化情况参考上面呋喃的分析。

SO3中存不存在配位键?

说法一:SO3存在配位键
S采取sp2杂化,这三个杂化轨道(可以编号为1、2、3号)的其中1号填充2个自配对电子,而2、3号各填入1个单电子,没有杂化且垂直于杂化轨道平面的p轨道填2个自配对电子;3个氧原子成键情况分两种,其中1号氧原子价层2s,2px,2py等3个轨道各填2个电子,2pz为空,而2、3号氧原子轨道填充情况则为2s,2px轨道各填2个电子,2py和2pz各填1个电子。成键时,S的1号sp2杂化轨道里2个电子与1号O的2pz空轨道形成配位键,而S的2、3号sp2杂化轨道里的单电子和2、3号O的2py轨道里的1个单电子会配对形成两个S-O西格玛单键;之后S未参与杂化的p轨道(填2电子)、1号O的2px(填2电子)或者2py(填2电子)轨道以及2、3号O的2个2pz(填1个电子)轨道共4个p轨道会在垂直于S的杂化轨道平面的方向相互平行的肩并肩重叠形成以1个S、3个O共4个原子为中心的包含6个电子的离域大π键。

说法二:SO3不存在配位键
[公式] 采取 [公式] 杂化。 [公式] 原子还激发一个 [公式] 电子进入 [公式] 轨道(以保证 [公式] 的 [公式] 杂化轨道中各有1个单电子),[公式] 原子未杂化的 [公式] 轨道中有2个电子。

也即,杂化后的电子组态为:3个 杂化轨道各1个电子,未杂化的 轨道中有2个电子, 轨道中还有1个电子。
3个[公式] 杂化轨道中的电子与周围的3个[公式]原子形成 [公式] 键;

3个 [公式] 原子不杂化,存在着垂直于杂化平面的 [公式] 轨道,各含1个电子,它们与中心[公式]原子的[公式] 轨道彼此平行,形成了离域 [公式] 键;

同时,[公式] 原子 [公式] 轨道中的1个电子进入了离域 [公式] 键的轨道中,最终形成了结构为 [公式] 的离域 [公式] 键。

如果说法一成立,问题有:
1.为什么O可以提供一个P空轨道来与S的孤对电子形成佩位键?
2.如果S的2个电子占据一个SP2杂货轨道并形成佩位键,那是否说明S的SP2是不等性杂化?(这与SO3是等性杂化矛盾)

如果说法二成立,S的一个s电子为什么会激发到3d轨道,而最终又会进入离域 [公式] 键的轨道中?

价电子排布式

价电子排布式即外围电子排布式。即原子的电子排布式中除了符合稀有气体的原子电子排布部分,剩下的就是即外围电子排布式,即价电子排布式。如:
Cl的电子排布式:1s2 2s2 2p6 3s2 3p5中,1s2 2s2 2p6也是Ne的电子排布式。所以Cl的电子排布式可以简写成:[Ne]3s2 3p5。3s2 3p5即为Cl的外围电子排布式,即价电子排布式!
再如:Fe原子的电子排布式为:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2,其中1s2 2s2 2p6 3s2 3p6也是Ar的电子排布式。所以Fe原子的电子排布式可简写成:[Ar]3s2 3p6,则3s2 3p6就是Fe原子的外围电子排布式,也叫价电子排布式

日志

晶胞的有关计算

题目片段:已知Cu的晶胞结构如图所示7d04e2f2,又知Cu的密度为9.00g/cm3,则晶胞边长为多少?

分析:铜原子位于顶点和面心,每个顶点的铜原子仅有1/8属于该晶胞(每个顶点为8个晶胞所共有),共有8个顶点;而每个面心铜原子仅有1/2属于该晶胞(每个面心铜原子为2个面所共有),共有6个面。所以得到一个Cu的晶胞中的Cu原子数为:8*1/8+6*1/2=4。铜的摩尔质量为64g/mol,是指1molCu的质量为64g,而1molCu有6.02*1023个铜原子。所以每个Cu的质量为:64/6.02*1023。则一个铜晶包的质量为:64*4/6.02*1023(4,是前面求得的一个晶胞中有4个铜原子)。再由V=m/ρ,设晶胞边长为x,则有x3 =64*4/6.02*1023/9.00g/cm3

解得12

日志

利用逐级电离能判断是什么原子的方法

题目片段1:A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素,原子序数依次增大.A元素可形成自然界硬度最大的单质;X原子的第一电离能至第四电离能分别是:I1=578kJ/mol,I2=1817kJ/mol,I3=2745kJ/mol,I4=11575kJ/mol;常温常压下,Y单质是固体,其氧化物是形成酸雨的主要物质

分析:由题目可知A为C,而X的I1~I4电离能中,I2≈3I1、而第三电离能I3≈5I1、第四电离能I4≈20I1,可以看出前3个能层能量递增正常,从I3到I4发生了很大的突变,证明前3个电子是在同一能层上的。从而得到X最外层有3个电子。再由题目信息得知Y为S,根据原子序数的递增,得知X是Al

题目片段2:E的逐级电离能数据有两次突跃,E原子的第一电离能至第四电离能(kJ/mol)分别为:578、1817、2745、11575;

分析:E的逐级电离能数据有两次突跃,证明是失去最外层后–失去次外层突跃1次—再失去第一层突跃1次【因为原子失去最外层电子后,再失去次外层电子,电离能就会突然高出很多(因为越靠近原子核电子能量越高)】,所以有3个电子层。再由前3个电离能能量递增正常,在第4个电离能出现了突跃,证明最外层有3个电子(同层电子能量差别不大),从而得到E是Al

总结:从第一个突跃前有多少个电离能,证明最外层有多少个电子,有多少个电离能的突跃,证明有多少个电子层。从而判断出是那个周期那个族的元素