基础无机：Lewis共价键理论和共振结构式
化学竞赛专题讲座二：共价粒子的空间构型(分子结构)
化学竞赛专题讲座二、共价粒子的空间构型（分子结构）Lewis 结构 共振论 价层电子互斥模型（VSEPR ） 等电体原理 杂化轨道一、Lewis 结构 共振论1．令共价粒子中所有原子价层电子数为8（H 为2）时的电子总数为n 0，实际各原子价层电子数之和（加阴离子的电荷数、减阳离子的电荷数）为n v ，则：共价键数==(n 0—n v )/2 其中n 0—n v == n s 共用电子数2．依上述要求写出各种Lewis 结构式（以点线式表示），并用形式电荷Q F 对其稳定性进行判断：Q F == n v —n r （孤对电子数）—n s== 某原子所形成的价键数—该原子的单电子数（碳C 为4）8—该原子价电子数a.各原子的Q F 为零的结构最稳定；b.若相邻原子的Q F ≠0时，通常是 ①Q F 要小；②非金属性强（电负性大）的原子Q F ＜0，另一原子Q F ＞0为稳定结构； ③相邻原子的Q F 为同号则不稳定，但N 2O 4例外。
（二）共振论共价粒子若有不只1个相对合理的Lewis 结构式表示，在不改变原子的相对位置时，变换价键表示形式，用 表示，粒子的真实结构看作是这些Lewis 式的“混 合”。
则粒子中的价键特征平均化，且体系能量低于每个共振体的能量。
（三）键级【1】 N 2F 2有三种异构体（已合成了2种）、N 4H 4（H 化学环境完全相同），写出它们的Lewis 式并讨论其稳定性。
N 2F 2 ：N 4H 4：【例2】确定中S —N 键的键长。
因为：n 0 = 6×8 = 48 ， n v = 3 ×6 + 2×5 + 7—1 == 34 所以：共价键数==(n 0—n v )/2 ==(48—34)/2 = 7（一）共价粒子Lewis 结构式每个原子价层电子数达到8（H 为2），即为稳定结构——八隅律电子式（点式）结构式（线式）点线式对原子为8电子构型的粒子的简捷判定式“ ”F N=N F N=N F F F F N=N F N=N F ⊕ 反式 顺式稳定性依次减小H 2N N=N NH 2 H 2N NH 2 N=N N=NH 2N NH 2H N N H —N N —H ⊕ ⊕ ⊕⊕ Cl +S —SN NSCl +S —S N N S⊕+2Cl +S —S N N S⊕+2Cl +S —S N N S⊕ ⊕ Cl +S —S N NS⊕⊕ O O N —N O O ⊕ ⊕ H HN—N H H0 0 中N —N 键的键长＞ 中的N —N 键键长。
化学键与分子结构1
共价键的形成与类型
1s
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
2s
2p
HF
H
F
s － p σ键
共价键的形成与类型
心键等。
σ键的特点是重叠的电子在两核连线上，受原子核束 缚力较大，重叠程度也大，比较牢固，σ键绕轴旋转 时，电子云重叠程度不受影响。
π键的特点是重叠的电子云分布在两核连线的两方， 受原子核束缚力小，电子云重叠程要比σ键小得多， 所以π键不如σ键牢固。π键绕键轴(两轴连线)旋转后 会发生破裂。 所以π键电子的能量较高，易活动，其化学性质较σ 键活泼。 一般来说，π健不能独立存在，总是和σ键一起形成 双键或叁键。
复杂分子的路易斯结构式确定：
有时，一个分子在不改变其中的原子的排列的
情况下，可以写出一个以上合理的路易斯结构
式，为解决这一问题，鲍林提出所谓的“共振”
的概念，认为该分子的结构是所有这些正确的 路易斯结构式的总和，真实的分子结构是这些 结构式的“共振混合体”。
共振论在有机化学中仍有广泛应用。有助于理 解路易斯结构式的局限性。
计算可用价电子的数目。在分子中为每一个原 子贡献的价电子相加，对于负离子要加上离子 的电荷数，对于正离子要减去离子的电荷数。 + 以NH4 和NO3 为例：
画出分子或离子的结构草图，用单键把原子连 接起来，使每个原子的电子总数为8(含成键电 子对和非成键电子对)。如原子的排列有几种可 能，则用化学或物理方法确定哪一种可能的结 构是正确的，它一般分子形成过程的能量变化
共价键的形成与类型
根据共价键形成的本质，请解释氢分子为 H 2 而 不是H3？
↑↓
1s
H2
根据H2分子的形成过程，讨论HF分子、H2O分 子和NH3分子的形成
无机化学7.3化学键理论
n
价轨道数
最大成键数
2
4（2s,2px,2py,2pz）
4
3 9 (3s,3px,3py,3pz,3dz2,3dx2-y2,3dxy,3dxz,3dyz) 6
（2） 方向性
除s 轨道（角度部分为球形）外，p 、 d、f 原子轨 道在空间只有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠， 才会产生“最大重叠”；两轨道重叠面积↑，电子在两 核间出现的几率密度↑，共价键强度↑。
键级=
成键分子轨道电子数
反键分子轨道电子数
2
20 2
1
（相当于共价单键）
2键. 级H2=+（1 氢2 0分子0.离5单子电）子键（HV2B[(无1S此)1说] 法）
3.He2 He 2 [( 1S )2 (1*S )2 ]
键级= 2 2 0 （不成键） 2
不能稳定存在
4. He2+
He2
(
1S
7.3 化学键理论
化学键：各种原子结合为分子或晶体时，各个直接 相连的粒子间都有强烈的吸引作用。这种相互的吸引作 用成为化学键。
化学键
离子键 共价键（包含配位键） 金属键
化学键理论
离子键理论: 共价健理论:
金属键理论:
Na+Cl-
, Ca2+O2-
H-H , H-Cl,
NN , H3C-CH3 , H2C=CH2 , HCCH Na, Mg, Al, K, Ca,
O2 ， F2 ， Ne2 ：
E (2p) > E (2p)
第二周期元素分子轨道的形成
Li2 – N2
O2 – Ne2
第二周期同核双原子分子的分子轨道能级
Li２，Be２， B２， C２，N２ 分子轨道能级顺序为：
第二章Lewis结构与共振论
分子的静电荷=+1
(c) SO42
1 S：6－[0+ 2 ×8]=2 1 O：6－[6+ 2 ×2]=－1
O O S O O
O
所以
2
O S O O
2+
二、Lewis结构式的书写程序及优势结构 以NO2的Lewis结构为例 1、计算价电子总数 NO2=5+2×6=17 2、写出原子实符号，填入电子数
i. sp3--- CH4 (methane)
C(6e) 2p 化合价 valence shell(4e) 2s promotion sp3 hybridization excited state energy: Es < Esp3 < Ep hybrid orbital
ground state
1、真实分子的能量低于所写出的任何一个共 振式的能量，最稳定的极限结构与共子振杂 化体的能量差称为共振能 2、等价共振式对杂化体的贡献也等价 3、稳定的共振式对杂化体的贡献也大 4、共价键数目越多的共振式越稳定
5、除特例外，拥有形式电荷数量最小的结构 最稳定 6、负电荷在电负性大的原子上，正电荷在电 负性小的原子上则较稳定 7、所有的原子都有完整的价电子层，则较稳定 8、同类化合物中，共振式较多的较为稳定
H2C
C H
CH2
•
H3C
•
C H
CH2
书写规则：
1、电子动，原子核位置不动
H 2 C C CH 2 H
H 2C C H
CH 2
2、所有共振式，必须符合Lewis结构式
H3C OH
3、共振式中必须具有相等的未成对电子数
H2C C CH2 H
基础无机：Lewis共价键理论和共振结构式
基础无机：Lewis共价键理论和共振结构式作者：虹Rreflect_F 本文受众：高中以上Lewis共价键理论是经典的共价键理论。
当然，在MO，VB等面前可能不值一提。
但是原始与简单也有它的好处，如果我们可以用一些更为简单的方法去解释一些分子结构给出的信息，何乐而不为呢？就如同在适合的时候没必要使用洛仑兹变换而使用伽利略变换一样。
这个也是它在基础有机化学中应用十分广泛的原因。
故在这里提及一些关于Lewis结构式的内容。
*注：在Lewis结构式里我们讨论的是分子或者是以共价键组成的离子，而且主要针对主族元素。
副族元素的化合物置于配位化合物部分进行讨论。
一．Lewis结构式的书写1.八隅律中心原子通过电子共用达到周围8价电子的稳定结构（H为2电子）。
2. 几种Lewis结构的书写方法：一种（左图）是高中所熟知的电子式，标准式（中间）是把电子式中共用电子对用短线代替，只需要标出孤对电子。
还有一种（右图）是在孤对电子较多时可以弃去孤对电子来表示分子的结构。
3. 键数的计算：有了八隅律作为规则就可以轻易的算出化合物中的键数n。
我们设分子中有a个重原子（除了氢原子以外的其他原子，在等电子体部分中有提及）b个氢原子，那么我们所拥有的价电子数可以通过计算得出设为c。
那么我们达到理想结构每个原子都达到8电子的稳定结构，所总共的电子为8a+2b，很显然我们多算了电子，而这个多算的电子数目是8a+2b-c。
这些多的电子通过共用电子对来实现互补，2个电子一根键所以总键数就是4a+b-c/2。
以HCN为例n=4*2+1-（1+4+5）/2=4，所以共4根键。
4. 形式电荷有时我们画出来的分子周围多了电子或者少了电子，这样就可以看作多了电子的原子丢掉一个（或者数个）电子，而这些电子被另一个原子得到，从而使每个原子达到8电子结构。
如CO：有了形式电荷了以后，就有助于我们对物质Lewis结构式稳定性的讨论。
二．共振结构式1.什么叫共振？这里的共振显然和物理学中的强迫运动没有关系。
第一篇有机化学总论讲解
仲正碳离子比伯正碳离子稳定，所以反应的朱产物是情加到含氢多的双键碳原子上，卤素负离子加到含氢较烯烃与硫酸在低温下（0℃左右）混合，即可生成加成产物烷基硫酸氢酯，烷基硫酸氢酯在水中加热可以水解生成醇。
伯仲叔碳上的氢原子，分别称为伯氢原子、仲氢原子和叔氢原子。不同类型氢原子反应活性不同。
二、构造异构和命名
分子式相同的不同化合物彼此互为同分异构体，简称异构体。分子中原子间相互连接的次序和房事称为构造。构造异构是指分子式相同，分子中原子间相互连接的次序和方式不同二形成不同化合物的现象。
（一）碳链异构
具有相同的分子式，由于碳链结构不同而产生的同分异构现象称为碳链异构。碳链异构属于构造异构。
Lewis结构式：标出或省略分子中的孤对电子，成键电子对用短直线表示（或省略短直线）。
二、现代共价键理论
共价键的形成：当两个原子互相接近到一定距离时，两个自旋方向相反的单电子相互配对，形成了密集于两核之间的电子云，该电子云降低了两核间正电荷的排斥力，使体系能量降低，并分别对两核产生吸引力，导致形成稳定的共价键。
2.顺反异构①分子中存在限制两个原子之间自由旋转的刚性结构（双键或脂环）②两个不能自由旋转的原子上分别连接有不同的原子或基团。
任何一个双键碳上若连接两个相同的原子或基团，则只有一种结构。
（二）烯烃的命名
丙烯异丁烯异戊二烯
·系统命名法：选择含C=C双键的最长C链为主链，命名为某烯；从靠近C=C的一端开始编号，若C=C正好在主链中央时，从靠近取代基的一端开始。
四、构象
（一）环戊烷的构象
2020高中化学路易斯共价键理论
Each Covalent Bond contains two electrons
Carbon has 4 valence electrons
H HCH
H methane
H HCH
H
HC
Ne Neon
Stable Octet required
Covalent Bonding – Atoms Share Electrons
NO2
Number of valence electrons = 17
ONO
ONO
ONO
Molecules and atoms which are neutral (contain no formal charge) and with an
unpaired electron are called Radicals
可以通过共用电子对形成分子，共价键，共价分子。 八隅体规则
Lewis Symbols
Represent the number of valence electrons as dots Valence number is the same as the Periodic Table Group Number
1. Odd Number of Electrons
NO
Number of valence electrons = 11
NO
NO
Resonace Arrows
Resonance occurs when more than one valid Lewis structure can be written for a particular molecule (i.e. rearrange electrons)
共价键理论
π键
H C C H H H = H H H C CH H C O = H H H
π键
C O
sp杂化（VSEPR模型AY2） sp杂化（VSEPR模型AY 杂化 模型
杂化轨道 杂化轨道 轨道夹 杂化轨道 成键 类型 数目 含量 角 构型 ２ 分子 构型 实例 BeCl2 C2H2 CO2
1 s、1 p 180° 直线形 σ键 直线形 180° 2 2 杂化类型
三、价层电子对互斥理论
要点：在AXm型分子中，分子的立体构型 是价层电子对相互排斥的结果，价层电子 对指包括成键电子对和未成键的孤对电子 对，分子的几何构型总是采取电子对相互 排斥最小的那种结构。
三、价层电子对互斥理论 1. 通式AXnEm表示所有只含一个中心原子的分子或离子组成， 通式AX 表示所有只含一个中心原子的分子或离子组成，
两个氢原子悄悄地靠近
共价键的定义：通过电子云（原子轨道）的重叠（ 共价键的定义：通过电子云（原子轨道）的重叠（共用电 子对） 子对）形成的化学键 共价键的本质：电性作用。原子核对重叠负电区域的吸引， 共价键的本质：电性作用。原子核对重叠负电区域的吸引， 使成键两原子相互接近。 使成键两原子相互接近。
中心原子， 配位原子(端位原子) A：中心原子，X：配位原子(端位原子)，下标n：配位原 子的个数， 中心原子上的孤对电子对， 子的个数，E：中心原子上的孤对电子对， m：孤电子对 数。
的数目称为价层电子对数，VSEPR模 2. AXnEm中(n + m)的数目称为价层电子对数，VSEPR模
型认为，分子中的价层电子对总是尽可能地互斥， 型认为，分子中的价层电子对总是尽可能地互斥，均匀地 分布在分子中，因此， 分布在分子中，因此，m+n的数目决定了分子或离子中的
路易斯理论doc
Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型,解释了 X比较小的元素之间原子的成键事实.但Lewis没有说明这种键的实质,适应性不强.在解释BCl3, PCl5等未达到稀有气体结构的分子时,遇到困难:
二价键理论(Valence Bond Theory)
a)键能
AB(g) —— A(g) + B(g) H = EAB= DAB
对于双原子分子，解离能DAB等于键能EAB，但对于多原子分子，则要注意解离能与键能的区别与联，如NH3:
三个D值不同,而且: 另外, E可以表示键的强度, E大,则键强.
b)键长
分子中成键两原子之间的距离,叫键长,一般键长越小,键越强.例如:
法1共价键的形成ab两原子各有一个成单电子当ab相互接近时两电子以自旋相反的方式结成电子对即两个电子所在的原子轨道能相互重叠则体系能量降低形成化学键亦即一对电子则形成一个共价键
一.路易斯理论
1916年,美国的Lewis提出共价键理论.认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求得本身的稳定.而达到这种结构,并非通过电子转移形成离子键来完成,而是通过共用电子对来实现.
1927年, Heitler和London用量子力学处理氢气分子H2,解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论.
1.氢分子中的化学键
量子力学计算表明,两个具有 电子构型的H彼此靠近,两个1s电子以自旋相反的方式形成电子对,使体系的能量降低.
H < 0,表示由2H形成H2时,放出热量.相反过程:
另外,相同的键,在不同化合物中,键长和键能不相等.例如, CH3OH中和C2H6中均有C-H键,而它们的键长和键能不同.
无机化学-共价键与分子结构
(二)共价键理论：共价键的类型
◆ π键：成键轨道以“肩并肩”的方式发生轨道的重叠。
重叠部分对通过键轴的平面具有镜面反对称性。
(二)共价键理论：共价键的类型
两个原子之间必须有一个键，但可以形成多个π键，π键稳 定性相对于键较弱。
N原子: 2s2 2p3 2px1 2py1 2pz1
(二)共价键理论：杂化轨道理论（Pauling）
1、理论基本要点
成键时同一原子中能级相近的不同类型的原子轨道混合后，重
新形成一组同等数量的能量完全相同的新轨道 ——杂化轨道
● 杂化前后轨道数目不变 ● 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变
● 轨道成分变了
● 轨道的能量变了
结果是更有利于成键！
● 轨道的形状变了
(二)共价键理论：杂化轨道理论
在原子形成分子的过程中，经过激发、杂化、轨道重迭等过程
CH4 C(2s22p2)
激发
2s, px, py, pz
激发所需能量可由形成共价键数目 的增加而释放出更多的能量来补偿
杂化
sp3杂化轨 道
4个能量完全相 同的杂化轨道
(二)共价键理论：杂化轨道理论
杂化类型（s-p杂化）：由s轨道和p轨道参与杂化， 根据参与杂化的p轨道数目又可分为sp、sp2、sp3
➢sp杂化（直线型）
2s
H: s
2p 2s
excited
O: px
2p
2p
sp
hybridization two sp hybrid orbital
+
+
Be-s
-+
- + +- -++ -
无机课-04 化学键理论概述 2-考研试题文档资料系列
电子对构型
分子构型
4
3
1
举例
SO2
NH3
4
2
2
H2O
电子对斥力大小：成对-成对 <成对-孤对 <孤对- 孤对
电子对数 配体数
m
n
5
4
孤电子 对数
m-n 1
电子对构型
5
3
2
分子构型
变形四面体
举例
SF4
ClF3
5
2
3
I3-
6
5
1
6
4
2
四方锥
BrF5 XeF4
价层电子对互斥理论的局限性：
以中心原子为中心构筑分子结构 1）经验规定，不能说明键的形成原理和相对稳定性，
减去所带的电荷。
N2 ： 2*5 = 10
H2O 1*2 + 6 = 8
N2O： 5*2 + 6 = 16 NO3- 5+6*3+1=24
2. 计算分子或离子中所有原子形成惰性电子结构所需的电子总数n2。
N2 ：2*8 =16
H2O： 2*2+8 =12
N2O：3*8 =24
NO3- ： 8*4 = 32
画Lewis式的基本步骤： 方法1
1. 计算价电子数总数和成键电子对数 2. 画骨架结构，多重键确定，标出孤对电子 3. 形式电荷的计算 4. 检查，共振结构
画Lewis式的基本步骤： 方法2
1. 画出骨架，每个原子单键相连。 2. 计算价电子总数； 3. 计算孤电子个数： 总价电子数 - 成键电子数 4. 用孤电子使周边原子达到八电子结构，从电负性最大开始。 5. 如果还剩余孤电子则放在中心原子上。 6. 如果中心原子总电子数少于8，则从周边原子中移动一对
第1章 共价键
价键理论的缺陷
不能解释C的四价、P的五价等 有一个原子单方面提供电子的配位键
2010-9-1
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第1章 共价键
二、碳的杂化轨道
价键理论揭示了共价键的本质，但它无 法解释甲烷分子(CH4)中4个碳氢键的键角 相同，均为109°28´的事实。1931 年鲍林 在价键理论的基础上，提出了杂化轨道理 论 (orbital hybridization theory)：原子在形 成分子时，由于原子间的相互影响，同一 个原子内的不同类型、能量相近的原子轨 道可以重新组合成能量、形状和空间方向 与原来轨道完全不同的新的原子轨道。这 种重新组合过程称为杂化，所形成的新的 原子轨道称为杂化轨道（hybridization orbitals）。
. . H C O H 或 CH3OH
H
.H
H O N
O O
或 HONO2
.
2010-9-1
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第1章 共价键
形式电荷的计算
原子的形式电荷值=
原子价电子数－(成键电子数/2)－非键电子数
8 N＝5－ — －0＝+1 2 4 OII＝ 6－ — －4＝0 2
2010-9-1
2010-9-1
第1章 共价键
写共振结构式应遵循的原则
1、各极限式都必须符合路易斯结构的要求 2、极限式中的排列要相同，不同的仅是电子排布。
CH2 CH OH
CH3 C
H
3、各极限式中配对的电子或未配对的电子数应 是相等的。
2010-9-1
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×
O
第1章 共价键
第1章 共价键
共价键理论
共价键理论一.路易斯理论1916年,美国的 Lewis 提出共价键理论. 认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求得本身的稳定. 而达到这种结构,并非通过电子转移形成离子键来完成, 而是通过共用电子对来实现.通过共用一对电子, 每个H均成为 He 的电子构型, 形成共价键. 又如:Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型, 解释了X 比较小的元素之间原子的成键事实. 但Lewis没有说明这种键的实质, 适应性不强. 在解释BCl3, PCl5等未达到稀有气体结构的分子时, 遇到困难:二价键理论(Valence Bond Theory)1927年, Heitler 和 London 用量子力学处理氢气分子H2, 解决了两个氢原子之间化学键的本质问题, 使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论.1. 氢分子中的化学键量子力学计算表明, 两个具有电子构型的H 彼此靠近, 两个 1s 电子以自旋相反的方式形成电子对, 使体系的能量降低.H < 0, 表示由 2H 形成 H2时, 放出热量. 相反过2. 价键理论将对 H2的处理结果推广到其它分子中, 形成了以量子力学为基础的价键理论(V. B. 法)1) 共价键的形成A, B 两原子各有一个成单电子，当 A, B 相互接近时, 两电子以自旋相反的方式结成电子对, 即两个电子所在的原子轨道能相互重叠, 则体系能量降低, 形成化学键, 亦即一对电子则形成一个共价键.形成的共价键越多, 则体系能量越低, 形成的分子越稳定. 因此, 各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键.例如:H2中, 可形成一个共价键. HCl 分子中, 也形成一个共价键. N2分子怎样呢? 已知 N 原子的电子结构:程:吸热,即破坏 H2的键要吸热(吸收能量), 此热量 D 的大小与 H2分子中的键能有关.计算还表明, 若两个 1s 电子保持以相同自旋的方式, 则 r 越小, V 越大. 此时, 不形成化学键. 如图中上方红色曲线所示, 能量不降低.H2中的化学键可以认为是电子自旋相反成对, 使体系的能量降低. 从电子云角度考虑, 可认为 H 的 1s轨道在两核间重叠, 使电子在两核间出现的几率大, 形成负电区, 两核吸引核间负电区, 使 H 结合在一起. 如图: 每个N原子有三个单电子, 所以形成 N2 分子, N 与N 原子之间可形成三个共价键. 写成:形成 CO 分子时, 与 N2相仿, 同样用了三对电子, 形成三个共价键. 不同之处是, 其中一对电子在形成共价键时具有特殊性: C 和 O各出一个 2p 轨道, 重叠, 而其中的电子是由 O 单独提供的。
第三课时 路易斯结构式、共振论、等电子体、分子间作用力和氢键
所以，稳定性Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ
竞赛真题演练
（中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题）
羟胺和用同位素标记氮原子（N﹡）的亚 硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下： NH2OH+HN﹡O2→ A+H2O NH2OH+HN﹡O2→ B+H2O A、B脱水都能形成N2O，由A得到N﹡NO 和NN﹡O，而由B只得到NN﹡O。 请分别写出A和B的路易斯结构式。
CH3 CH3
C
-
È ¨ O Î ¶À
+
练习：说明各共振式在下列共振杂化体结构中的贡献。
H3C
C A
N
H3C
C B
+ N
H3C
+ C C
N
-
贡献： A>B>C
讨论：A共价键数目多，没有电荷分离;B违反电负性
规则 ;C不符合八隅体规则
2.6
等电子体
等电子体原理：具有相同的通式——AXm，
价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征。
O
-
O C O-
or
O
C
O
-
or
O
O-
C
OO
而共振论将CO32-的真实结构表示为：
OO C O
-
O
C i (i )
OO
-
O-
C
OO
(i)
(ii) i
上式的意思是：CO32-的真实结构是上述三个共 振结构式(基本式、极限式、参与结构式等)的共振杂 化体。
必须十分明确地指出：真正的杂化体或中介体 是一个单一的物质，决不是几个极限式的混合 物。共振论一再强调在任何时候，共振杂化体 都是一个单独的物质，只能有一个结构。 根据共振论，烯丙基,成键数 - 孤电子对数法书写路易斯结构 简单明了 ,但对于复杂分子 ,应用此法往往无从下手 ,且易出 错。这时分步法显示出更大的优越性。下面以氯酸根离子为例 详细介绍此方法。
路易斯结构理论与路易斯结构式【可编辑范本】
路易斯结构理论与路易斯结构式由于对简单的非过渡元素分子或离子,通过观察即可写出其路易斯结构式，所以路易斯结构理论实际上是中学化学中最重要的结构理论。
虽然人们因其不能解释PＣl5等类物质的结构，而常对其加以质疑，但仍无法撼动其在化学中的地位。
以至于现在有相当一部分大学化学教材和教学参考书，还是用路易斯结构来讨论分子中的成键情况和性质。
一、路易斯理论介绍（一）路易斯理论路易斯结构理论是一个关于共价键的理论。
它认为分子中的原子都有形成稀有气体电子构型的趋势，以求得到自身的稳定。
所以又称为八隅体理论.分子达到稳定结构要通过原子共用电子对来实现。
每种原子提供的价电子数,是按元素周期表的族数给出的。
它解释了大部分非过渡元素以共价键构成的化学物质的成键情况。
并给出分子的路易斯结构式、进而给出有关分子结构的某些较详细的情况。
路易斯结构的表示方法为,在两原子间用一对“电子点”或短线,表示由共价键相联结。
（二)路易斯结构的推断在中学化学教学的范围内，那些简单的分子或离子通常通过观察即可确定出路易斯结构式。
所谓的“观察",就是在确定出哪个原子是中心原子的基础上(当分子中无环时),再一个、个的从配原子的角度讨论是否达到了稳定结构。
对ＨＯ分子，有６个价电子的O原子为中心原子。
当它与一个配原子H结２合时,与H要各提供１个电子用于成对．Ｏ原子与另一配原子H也是这样结合的。
这样O原子享有的电子数为８,其中有２个孤电子对，有两个电子对分别与2个H原子共用、成σ键。
两个H原子各用1个电子与O原子组成电子对。
每个H 原子享有的电子数为2。
原子都达到了稀有气体的结构．如下左图。
如S O3分子中,电负性小的S为中心原子。
S与第一个考虑的Ｏ原子间必须共用２对电子（其中1个是σ键、1个是π键）,这时S原子的电子数达到了８个，且该O原子的电子数也得到了满足。
这样，Ｓ原子只能单方面提供电子对与另外2个O原子以σ配键的形式结合。
如下右图．或、或对于复杂的分子或离子,则必须通过计算.先知道分子中的键数和孤电子对数目.然后再按程序进行电子排布。
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基础无机：Lewis共价键理论和共振结构式
作者：虹Rreflect_F 本文受众：高中以上
Lewis共价键理论是经典的共价键理论。
当然，在MO，VB等面前可能不值一提。
但是原始与简单也有它的好处，如果我们可以用一些更为简单的方法去解释一些分子结构给出的信息，何乐而不为呢？就如同在适合的时候没必要使用洛仑兹变换而使用伽利略变换一样。
这个也是它在基础有机化学中应用十分广泛的原因。
故在这里提及一些关于Lewis结构式的内容。
*注：在Lewis结构式里我们讨论的是分子或者是以共价键组成的离子，而且主要针对主族元素。
副族元素的化合物置于配位化合物部分进行讨论。
一．Lewis结构式的书写
1.八隅律
中心原子通过电子共用达到周围8价电子的稳定结构（H为2电子）。
2. 几种Lewis结构的书写方法：
一种（左图）是高中所熟知的电子式，标准式（中间）是把电子式中共用电子对用短线代替，只需要标出孤对电子。
还有一种（右图）是在孤对电子较多时可以弃去孤对电子来表示分子的结构。
3. 键数的计算：
有了八隅律作为规则就可以轻易的算出化合物中的键数n。
我们设分子中有a个重原子（除了氢原子以外的其他原子，在等电子体部分中有提及）b个氢原子，那么我们所拥有的价电子数可以通过计算得出设为c。
那么我们达到理想结构每个原子都达到8电子的稳定结构，所总共的电子为8a+2b，很显然我们多算了电子，而这个多算的电子数目是8a+2b-c。
这些多的电子通过共用电子对来实现互补，2个电子一根键所以总键数就是4a+b-c/2。
以HCN为例n=4*2+1-（1+4+5）/2=4，所以共4根键。
4. 形式电荷
有时我们画出来的分子周围多了电子或者少了电子，这样就可以看作多了电子的原子丢掉一个（或
者数个）电子，而这些电子被另一个原子得到，从而使每个原子达到8电子结构。
如CO：
有了形式电荷了以后，就有助于我们对物质Lewis结构式稳定性的讨论。
二．共振结构式
1.什么叫共振？
这里的共振显然和物理学中的强迫运动没有关系。
当一个分子，固定原子的位置，通过改变键连方式（三键，双键，单键乃至于无键的变换）写出的同一个结构的分子的不同共振结构式。
共振式之间用双向箭头相接。
2.书写注意：
（1）共振结构式一定要是同一个分子！原子间的键连方式一定要一样，否则就成了同分异构！如氰酸有2个稳定的共振结构，而另外一个改变了它的键连方式，于是变成了同分异构体异氰酸。
另外，酮式和烯醇式是同分异构体，但是他们的负离子是一对共振式千万不能混淆。
（2）书写的时候要注意各个原子是不相同的！如臭氧
有的童鞋可能要问：这两个不是一样么？照照镜子或者转一圈不就一样了么？错！没有人能告诉你这两个O是一样的。
实际上可以这么想，我本不知道这两个氧是等同的，但是通过这样的共振可以知道他们是等同的。
或者另一种看法，就是我已经把各个原子进行了编号，写出Lewis结构式，尽管化学环境等同，但是他们的编号不同。
三．八隅律的修正：富电子和缺电子化合物
1.路易斯结构式受到的挑战之一
对于一些化合物如SF6（12电子），PCl5（10电子）。
无法用Lewis结构式反映它的真实结构（但是可以用八隅律写出来，建议读者自己想想怎么写？）。
2. 对中心电子数的修正
对于第二周期，只有6电子与4电子的修正如B，Be，C+等。
对于第三周期及以后往往富电子的修正更多一点，如P，S有10电子，12电子的修正。
往往这个都不是确定的，要具体情况具体分析。
四．共振结构式的稳定性分析
稳定性的比较有下面几个规则：
1.中心原子不缺电子稳定（即6电子或4电子结构是不稳定的如C+中间体，B，Be等）
也就是说有完整的价电子层就比较稳定。
2.形式电荷，正的在电负性大的原子上不稳定，负的在电负性小的原子上不稳定。
3.同种形式电荷距离越远越稳定。
异种电荷距离越近越稳定。
一个原子上带着2个单位电荷极不稳定
4.有异种电荷分离不稳定，可以看作要克服静电力做功。
也就是说无形式电荷最稳定。
5.能形成更多的共价键越稳定（主要是针对富电子与缺电子的修正得到的结论）
五．书写共振结构式的一些技巧和注意事项
1．形式电荷并非是真正的电荷分部，因为路易斯结构式不能反映电子云在两个不同电负性的原子之间的分布。
它只是简单认为是电子转移，不能认为一氧化碳中C带有一个单位的负电荷。
2．路易斯结构式不用标出键角，但是一般要标出孤对电子。
原因是单凭Lewis共价键理论无法得出分子的构型。
但是如果是题目让画结构式，一般都要写画出分子构型。
3．往往H和卤素在画结构式的时候放在外侧，而中心原子一般是成键数目比较多的原子如C，N，S，P等。
因为中心原子成键数目小的话意味着它的形式电荷就会很高。
例：请写出S2O的Lewis结构式。
（这里省去孤对电子）
如果是SSO的排列方式：
如果是SOS的排列方式：
结果显而易见。
六．与现代共价理论的联系
1.共振与离域π键
一般来说，一个分子有共振式意味着它有一个离域的π键，但是这个π键的成分不可能用Lewis共价键理论描述。
通常分子的共振式中双键的移动就是一个离域的过程，离域的范围就是以移动的双键为范围。
所以我们说共振式越多一般分子越稳定，因为离域范围变大。
2．形式电荷与配位键
一定要注意：路易斯共价键理论里面没有配位键的概念，而是用形式电荷已经解决了配位键的问题，如CO中有一个π配键：
3.富电子中心原子的修正与p-dπ键
如硫酸根：如果把S看作8中心体，其中两个看作配键的话：
得出这样的结构
如果把S看作12电子中心体，则有：
结果显而易见，但是这个原因是什么呢？原子不共平面不能形成p-pπ键为什么还有这么多共振式呢？因为是离域的p-dπ键。
4．单键的断开与超共轭效应
超共轭效应：是指一个σ键里的电子（通常是C-H或C-C）和一个临近的半满或全空的非键p轨道或反键的π轨道或全满的π轨道之间的相互作用，该相互作用能够使整个体系变得更稳定。
图示应该为：
但是可以用Lewis结构式来表示超共轭效应：（没有固定的通式）
如叔丁基正离子：
这可能和常人的想想不同这也能算共振？！答案是肯定的。
它与超共轭的结果吻合，为什么不可以呢？
七．用路易斯结构式算原子与原子间化学键的键级
注意，这里的键级和分子轨道中的键级不一样，远远没有MO严谨，但是也可以说明一些问题。
1.没有共振式的分子用目测法算出键级。
（- -b）
2.有多个稳定性相同（或者相差不大时）的共振式的，取不同共振式中原子间的键级的平均值，如苯
中，任意的C-C键的键级为（1+2）/2，2种共振式，一个两碳之间键级为1，一个为2，平均得
1.5
3.在有最稳定结构（键级为y）时，取其他共振式中较稳定（这里叫次稳定的,不稳定的舍去，因为他
们的贡献小）算键级为x，然后键级取x到y。