孤对电子是指分子中除了用于形成共价键的键合电子外,在原子最外电子层中还经常存在未用于形成共价键的非键合电子。
这些未成键的价电子对叫做孤对电子。
所谓“孤”是因为未成键,而“对”是因为两个自旋相反的电子会配对。孤对电子是分子或离子未共享价层的电子对。
孤对电子在分子中的存在和分配影响分子的形状、偶极矩、键长、键能等,对轻原子组成的分子影响尤为显著。
路易斯碱的碱性,配体通过配位原子与中心体的键合,亲核反应的发生等均通过孤对电子。
孤对电子数=1/2(a-xb)。
其中,a为中心原子的价电子数,x为与中心原子结合的原子数,b为中心原子结合的原子最多能接受的电子数。
例如:H₂O的中心原子是氧,a是氧的最外层电子数6,x是配对原子个数2,b是配对原子还可以容纳的电子数为1。根据计算公式,1/2(6-2×1)=2,孤对电子数为2。
举例说明
例如,氨分子的氮原子上有一对孤对电子;水分子的氧原子上有两对孤对电子等。由于孤对电子的电子云比成键电子对在空间的伸展大,对成键电子有更强的排斥作用,致使分子的键角减少。
如甲烷无孤对电子,键角为1095℃,而氨和水分子的键角分别为107°和1045°。在描述分子几何构型时,不包括孤对电子,故甲烷分子为四面体;氨分子为三角锥形而水分子则为弯曲形。
孤电子对数计算公式孤电子数=1/2(a-xb)。
孤电子是指分子中除了用于形成共价键的键合电子外,在原子最外电子层中还经常存在未用于形成共价键的非键合电子。这些未成键的价电子对叫做孤电子。
原子的孤对电子数的确定
依据能量最低原理画出电子排布图,就可以确定。
分子的中心原子上的孤对电子数的确定
中心原子上的孤对电子对数
式中A为中心原子的价电子数,对于主族元素来说,价电子数等于原子的最外层电子数;x为中心原子结合的原子数;B为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子为“8减该原子的价电子数”。
对于阳离子来说,A为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,x和B的计算方法不变。对于阴离子来说,A为中心原子的价电子数加上离子的电子数(绝对值),x和B的计算方法也不变。
另外,当氧原子、硫原子非中心原子时,其价电子数为0。
例如
如COCl2 = (4 + 2)/2 = 3
SO4(2-) = [6 + 0 - (-2) ]/2 = 4
[PCl6](-) = [ 5 + 6 - (-1)]/2 = 6
XeOF4 = (8 + 4)/2 = 6
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