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1.8 : 分子几何与偶极矩

VSEPR 理论可用于确定电子对几何形状和分子结构,步骤如下:

  1. 写出分子或多原子离子的路易斯电子式。
  2. 计算中心原子周围的电子基团数量(包括孤对电子和键)。 单键、双键或三键算作一个电子密度区域。
  3. 根据电子基团的数量确定电子对的几何形状。
  4. 利用孤对电子的数量来确定分子结构。 如果有多种可能的孤对电子和化学键的排列方式,选择能够最大程度减少排斥力的排列。

分子偶极矩

当具有不同电负性的原子形成化学键时,电子会被拉向电负性较大的原子,使一个原子带有部分正电荷(δ+),另一个原子带有部分负电荷(δ–)。 这种键称为极性共价键,电荷分离会产生键偶极矩。 键偶极矩的大小由希腊字母 µ 表示,计算公式为:

μ = Qr

其中 Q 是净电荷的大小(由电负性差决定),r 是它们之间的距离。 偶极矩通常以德拜表示,其中 1 德拜等于 3.336 × 10−30 C·m.。

键偶极矩是一个矢量,用箭头表示,箭头从电负性较小的原子指向电负性较大的原子,箭头的起点带有一个小加号。

整个分子也可能具有电荷分离,具体取决于其分子结构和每个键的极性。 此类分子被认为是极性的。 偶极矩衡量整个分子中净电荷分离的程度。 在双原子分子中,键偶极矩决定分子极性。

当分子包含多个键时,必须考虑几何形状。 如果分子中键的排列使得键矩矢量和等于零,则该分子是非极性的(例如,CO2)。 水分子具有弯曲的分子结构,两个键矩不抵消。 因此,水是具有净偶极矩的极性分子。

本文改编自 Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6 Molecular Structure and Polarity

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Molecular GeometryDipole MomentsVSEPR TheoryLewis StructureElectron GroupsElectron pair GeometryLone PairsMolecular StructureRepulsionsElectronegativitiesPolar Covalent BondsPartial Positive ChargePartial Negative ChargeBond Dipole MomentMagnitude Of Dipole MomentDebyesVector Representation

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