影响分子中键角大小的因素-键角比较-共价键键角-键角大小.doc

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1、影响分子中键角大小的因素共价键的键角是中心原子与另两个原子所成共价键间的夹角，是共价键的基本参数之一。影响分子中共价键键角大小的主要因素有：（1）中心原子的杂化类型；（2）中心原子的孤对电子数目；（3）配位原子的电负性对键角；（4）中心原子的电负性；（5）单键与重键；（6）单电子；（7）配体的体积；一、中心原子杂化类型对键角大小有决定性的影响中心原子采取不同的杂化形式时，其杂化轨道的空间分布情况及杂化轨道之间的夹角是各不相同的，这是决定键角大小的最根本的原因。由杂化轨道理论很容易得到如下的结果：所以，比较分子中键角

2、的大小，第一步就是用价层电子对互斥理论来判断中心原子的杂化类型。上表的由前（左）到后（右）的顺序基本就是键角逐渐减小的顺序。当然，对于后3种杂化类型（总配位数大于4的分子或离子）来说，情况要稍微复杂一些。还要考虑孤对电子的分布情况，以判明各原子的相对位置、清楚所讨论夹角究竟是由哪两个具体的共价键构成的，如I3—的键角为180°.例1.1.对CH4、BF3、CO2这一分子序列，中心原子分别为sp3、sp2和sp杂化，它们对应的键角为109°28′、120°、180°，键角会依次增大。例1.2.XeF2分子或I3—离子

3、，中心原子的总配位数都是5，采取的都是sp3d杂化，还都各有3个孤对电子。在5个杂化轨道中，位于三角锥形腰部的3个杂化轨道都要被孤对电子占据，这样，两个配位原子（其余的F或I）只能分别位于三角双锥两个相对的顶点（如图一所示）。这样∠F-Xe-F及∠I-I-I都只能为180°，而不可能是90°或120°。二、中心原子孤对电子数目对键角的影响在中心原子杂化类型相同时，由于其配位原子的个数可能不同，也就是孤对电子数目会有区别，这时键角也会不同。这是由于中心原子的孤对电子的电子云肥大，对成键电子对有较大的排斥力，所以孤对电

4、子能使成键电子对彼此离得更近，键角被压缩而变小。且中心原子的孤对电子数越多，键角会变得越小。例2.1.下表是物质中共价键大小：分子NH3NH2OHNH2(CH3)NHF2NF3NF2(CH3)键角107.1°107°105.9°102.9°102.4°101°在这一系列NX3分子中，N原子均为sp3杂化，N原子都是以共价键结合了3个原子（或原子团），都有一对孤对电子。所以它们的∠X-N-X键角都约为109.5°，并均略小于该数值。说明孤对电子排斥其他键对电子的作用十分显著。例2.2.对H2O、NH3、CH4分子系列

5、，这3个分子的中心原子采取的都是sp3杂化，但孤对电子数不同。其孤对电子数分别为2、1、0.这就导致出推断：该序列是一个键角逐渐增大的序列。作为验证，可查得它们的键角分别是104.5°、107.1°、109.5°。三、配位原子电负性对键角的影响当中心原子种类相同（同一种原子）、杂化类型也相同，而配位原子种类不同时，由于配位原子的电负性不同，会使键角有区别。因为当相邻的两个成键电子对更靠近中心原子时，相互间的斥力会增大。反之，当相邻的两个成键电子对远离近中心原子时，相互间的斥力会变小。更形象一些，可以用如下示意图表示

6、出来，当两成键电子对的排斥距离相当（都为d时）时，成键电子对离中心原子核距离近（图二A），会使键角变大。而成键电子对离中心原子核距离远（图二B），会造成键角变小。例3.将NF3与NH3比较，中心原子都是N原子，且都为sp3杂化，但因为F原子的电负性大于H原子，使成键电子离N原子更远（如图二B），两个N-F键间的斥力减小，所以键角更小。一个与其相关的现象也很有意思。在NF3中成键电子更靠近F原子除了造成键角与NH3分子不同外，还使分子的极性发生了改变。实测的NH3分子偶极矩为1.5D，而NF3分子仅为0.2D.对此可

7、以解释为：在NH3分子中，由于N原子上有孤对电子，N原子一端带有较多的负电荷，同时N-H键的成键电子对也靠近N原子（N原子的电负性大），这是造成NH3分子有较大偶极矩的根本原因。而在NF3分子中，N-F键的成键电子对离N原子要远些，虽然可以使N原子的孤对电子占据更大的空间，但N-F成键电子对离F原子终归是更近了，从而抵消掉部分的孤对电子对分子极性的影响，使整个分子的负电荷重心从N原子一端向F原子端偏移一些，从而使分子的偶极矩减小。对常遇到的H2O与OF2分子的键角和极性比较，也可以比照上例来进行判断。四、中心原子电

8、负性对键角的影响当中心原子种类不同（同主族），但杂化类型相同，且配位原子种类相同时，中心原子的电负性大，成键电子对更靠近中心原子，成键电子对间的斥力变大，键角变大。反之，中心原子电负性小的分子，成键电子对要远离中心原子，成键电子对间的斥力变小，键角变小。例4.比较典型的例子是H2O与H2S的键角。通常认为其中的O与S原子都采取了sp3杂化，都有2个孤对电子。