第三课时路易斯结构式、共振论、等电子体、分子间作用

注意：分配非键电子时，为保证每个原 子都满足八隅体规则，如若遇到缺2个 电子，则以形成一个双键来补偿；如若 遇到缺4个电子，则以形成一个叁键来 补偿。但需注意，在结构式中每个原子 提供的电子数要与它的价电子数相符。
例2：写出 BF4- 离子的路易斯结构式.
各原子共提供3+4×7=31个价电子；离子的一价 负电荷表明还应加一个电子. 因此必须在5个原子周 围画上 16 对电子的 32 个圆点
F FB F
F
F FB F
F
负电荷属于整个离子而不是个别原子！
练习：请写出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、 CO32– 和SO42–的路易斯结构式:
OO
OH O
O 2- O
2O
S HON
S OO C
S
Cl Cl
OH O
O
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OO
32e
24e
28e
24e
32e
有些分子可以写出几个式子（都满足8电子结构）， 如HOCN，可以写出如下三个式子：
H
H
H—C—O—C—H
H
H
第三步:骨架结构中每两个价电子组成一个共价键。 由此将价电子分成两类:成键电子和非键电子。由于 形成一个共价键需要两个电子 ,用分子的总价电子数 减去所有共价键所含的电子数 ,可计算出分子中的非 键电子数。如氯酸根离子: 26 (价电子总数 ) — 6 (成 键电子数 ) = 20 (非键电子 )。
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。
1. 对作为中心原子的第3周期及其以下周期的元素而言, 价层电子数可以大于 8.例如，[SiF6]2-，PCl5 和 SF6 中的中心原子价层 电子数分别为 12，10 和 12 (超价化 合物).
Cl
Cl
Cl C Cl Cl B
Cl
32e 8 电子中心
Cl
24e
缺电子中心
Cl Cl Cl P Cl
Cl
40e
多电子中心
2. 对于 氧分子的结构，第一种表示虽然符合路 易斯结构式，但它不能表达氧分子显示的磁 性，后两种表示方法对.
O—Cl—O
O
画分子骨架是分步法书写路易斯结构的关键。通常 , 将电负性相对较小的元素放在分子骨架的中心位置。 例如磺酰氯 ( S O2Cl 2 )可画成下列骨架结构:
Cl O—S—O
Cl
复杂分子的结构简式常暗示了分子的骨架结构。例如 , 二甲基醚通常写成 CH3OCH3 , 其可转化成下列骨架结 构:
分子中存在形成共价键的键合电子(成键电子)和 未形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”，用 小黑点来表示孤对电子。如：水、氨、乙酸、氮分子
的路易斯结构式可表示为：
..
..
H
.. O. . H
H O. . H H N H H C C ..
H
H .O.
.. N N ..
路易斯结构式：以短棍表示共价键，同时用小黑点 表示非键合的“孤对电子”的结构式叫做路易斯结构 式(Lewisstructure)，也叫电子结构式
.
[ ..O....—C..l—O.... .. ]—
..O....
例1：写出 NO+ 离子的路易斯结构式. NO+ 离子只可能有一种排布方式，见下图最左边一个：
NO
+ NO
+ NO
+ NO
NO +
NO+ 离子中价电子总数等于10 (两个原子的价 电子数相加后减 1)，扣除 1 个单键的 2 个电子， 余 下的 8 个电子无论按上图中第二个那样以孤对方式分 配给两个原子，还是按上图中第三或第四个那样将 N－ O 单 键改为双键，都不能使两个原子同时满足八隅律 的要求. 这一要求只有将单键改为叁键才能满足.
一、路易斯结构式的书写方法
1.成键数 -孤电子对数法 首先算出分子结构中的成键数 (按惰性气体电子结构
计算的各原子最外层电子数之和与各原子价电子总数之
差的二分之一 )和孤电子对数 (等于各原子价电子数之
和与成键电子总数之差的二分之一 ) ,然后按照正确的
原子间连接规则写出较稳定的路易斯结构式。
例如:
第一步:确定分子的价电子总数。对于中性分子,其价 电子总数等于各原子的价电子数之和;如分子带一个电荷, 其价电子总数需加 (负电荷)或减 (正电荷 )一个电子。 例如:氯酸根离子 (ClO3-)的价电子数为:
7 + 3 × 6 + 1 = 26个
第二步:画出分子骨架结构。这一步需要确定分子中 哪些原子通过共价键连在一起。化合物的分子式往往 提供了构建骨架结构的信息。例如氯酸根离子的分子 式 Cl O3- 暗示了下列骨架结构:
2.5 路易斯结构式和共振论
2-5-1 路易斯结构式
1916年，路易斯(G. N. Lewis)提出共用电子对理论, 即路易斯理论: 稀有气体原子的电子结构是一种稳定构 型, 但两元素原子的电负性相差不大时, 原子间通过共 享电子对的形式, 达到稀有气体的8电子稳定构型(H2, He除外), 即八隅体规则. 以“共用电子对”维系的化学 作用力称为“共价键”.
O—Cl—O
O
第四步:分配剩下的价电子作为非键电子 ,让每个原子
周围满足八隅体的稳定电子结构。Cl O3-中的每个氧原 子已经在 Cl —O共价键中拥有两个电子 ,还需要 6个电 子才能满足八隅体规则 ,因此三个氧原子共需要 18个非 键电子。这样剩下的一对电子用来满足氯原子的八隅体 结构，所以氯酸根的路易斯结构如下：
H2O
成键数 =〔(2 × 2 + 8) - (1 × 2 + 6) 〕 /2 = 2
孤电子对数 =〔(1 × 2 + 6) - 2 × 2〕 /2 = 2
所以 H2O的路易斯结构式:
.. H—O..—H
2.分步法
对于简单分子 ,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。
哪一个更合理？可根据结构式中各原 子的“形式电荷”进行判断：
q = n v－n L－n b式中，q为 n v为价电子数 n L为孤对电子数 n b为成键电子数。判断原则：
q越接近于零，越稳定。
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：