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;;模型分析
大π键的含义
在一个平面形分子中如果有较多的相邻杂化态原子上有p轨道时,这些p轨道以“肩并肩”的形式相互重叠,形成多中心多电子的不定域π键或大π键,所谓不定域是指生成的π键不再局限于2个原子,而是属于一个多原子体系。苯分子的结构是说明不定域π键的最好例子。包含n个电子和m个原子的大π键可以用符号表示。;2.模型应用与指导
(1)大π键的形成条件
①所有参与形成离域π键的原子在同一平面上,因此中心原子采取sp2杂化或sp杂化。
②参与形成离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行的p轨道。
③形成离域π键的p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍。;(3)计算大π键中电子数的步骤
①确定分子中价电子总数。
②找出分子中的σ键以及不与π键p轨道平行的孤电子对的轨道。
③用价电子总数减去这些σ键中的电子数和孤电子对中的电子数,剩余的就是填入大π键的电子数。;;(3)(2020·山东等级考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是()
A.其熔点主要取决于所含化学键的键能
B.形成大π键的电子全部由N提供
C.分子中B和N的杂化方式相同
D.分子中所有原子共平面;深度思考
同一原子在不同的化合物中采用相同的杂化方式,杂化轨道容纳电子数一定相同吗?;模型应用2分析大π键对键参数的影响
例2(1)(2023·山东卷,16)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大π键()。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为
;O—Cl—O键角(填“”“”或“=”)Cl—O—Cl键角。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因:???。
ClO2分子中Cl—O键的键长小于Cl2O中Cl—O键的键长,其原因是:ClO2分子中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O键的键长较小,而Cl2O只存在普通的σ键?;(2)(2022·全国乙卷)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl键长的顺序是,理由:(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—Cl键越强;
(ⅱ)?。?
[已知一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,Cl的3pz轨道???C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键()];解析(1)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大π键()。由ClO2中存在可以推断,其中Cl原子只能提供1对电子,有一个O原子提供1个电子,另一个O原子提供1对电子,这5个电子处于互相平行的p轨道中形成大π键,Cl提供孤电子对与其中一个O形成配位键,与另一个O形成的是普通的共价键(σ键,这个O只提供了一个电子参与形成大π键),Cl的价层电子对数为3,则Cl原子的轨道杂化方式为sp2;Cl2O中心原子为O,根据价层电子对的计算公式可知n=2+(6-2×1)=4,因此,O的杂化方式为sp3;;根据价层电子对互斥模型可知,n=4时,价电子对的空间结构为正四面体,n=3时,价电子对的空间结构为平面正三角形,sp2杂化的键角一定大于sp3的,因此,虽然ClO2和Cl2O均为V形结构,但O—Cl—O键角大于Cl—O—Cl键角,孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。ClO2分子中Cl—O键的键长小于Cl2O中Cl—O键的键长,其原因是:ClO2分子中既存在σ键,又存在大π键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中Cl—O键的键长较小,而Cl2O只存在普通的σ键。
(2)三种分子中,形成C—Cl键的原子相同,键长取决于C的杂化轨道中s成分的多少,s的成分越多,C—Cl键越强,键长越短;同时也取决于Cl原子参与形成的大π键数目,形成的大π键越多,C—Cl键长越短,键越强。因此C—Cl键的键长顺序为一氯乙烷一氯乙烯一氯乙炔。
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