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.
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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”. 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：
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: H 2O 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
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:
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:
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： NH2OH+HN﹡O2→ A+H2O
NH2OH+HN﹡O2→ B+H2O
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。
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
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：
.
[
.. .. .. . . — .O . — Cl — O ] .. .. . . .O ...
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。
O S Cl 32e
O H Cl 24e O N
O H O H
O S O 28e O O C
O O 24e
2-
O S O
O O 32e
2-
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：
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
Cl Cl C Cl Cl Cl Cl Cl B Cl Cl P Cl Cl Cl
32e 8电子中心
24e
缺电子中心
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.
OO
wk.baidu.com
OO
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。
路易斯结构式虽然能说明一些问题，但是它还是有一些局限性：
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).
O
O
3. 有些物种的合理结构能写出不止一个. 例如对 NO3离子而言，可以写 出能量相同的三个式子（但3个式 子都不代表NO3-离子的实际结构），此时鲍林的共振 论此时应运而生 .
O
O
O
O
O
O
N+
O
N
O
N
O
2-5-2
共振论
一.共振论的基本概念
•
•
共振论是鲍林 (L.Pauling) 于 20 世纪 30 年代提出的。
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:
H
H H
H—C—O—C—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
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 F B F F
F
B F 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:
共振论认为：不能用经典结构式圆满表示的分子， 其真实结构是由多种可能的经典极限式叠加 (共振 杂化)而成的。
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 )。
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
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”. 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：
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: H 2O 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
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:
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:
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： NH2OH+HN﹡O2→ A+H2O
NH2OH+HN﹡O2→ B+H2O
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。
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
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：
.
[
.. .. .. . . — .O . — Cl — O ] .. .. . . .O ...
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。
O S Cl 32e
O H Cl 24e O N
O H O H
O S O 28e O O C
O O 24e
2-
O S O
O O 32e
2-
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：
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
Cl Cl C Cl Cl Cl Cl Cl B Cl Cl P Cl Cl Cl
32e 8电子中心
24e
缺电子中心
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.
OO
wk.baidu.com
OO
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。
路易斯结构式虽然能说明一些问题，但是它还是有一些局限性：
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).
O
O
3. 有些物种的合理结构能写出不止一个. 例如对 NO3离子而言，可以写 出能量相同的三个式子（但3个式 子都不代表NO3-离子的实际结构），此时鲍林的共振 论此时应运而生 .
O
O
O
O
O
O
N+
O
N
O
N
O
2-5-2
共振论
一.共振论的基本概念
•
•
共振论是鲍林 (L.Pauling) 于 20 世纪 30 年代提出的。
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:
H
H H
H—C—O—C—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
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 F B F F
F
B F 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:
共振论认为：不能用经典结构式圆满表示的分子， 其真实结构是由多种可能的经典极限式叠加 (共振 杂化)而成的。
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 )。
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