化学概论

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路易斯结构

最后更新:2022年10月28日|

路易斯结构基本上有三种用途。它们很擅长帮助你熟悉原子周围电子的位置,帮助想象分子的几何形状,最后记住孤对的位置。正如你将在Org 1中看到的,分子的几何结构以及孤对的位置对反应性有巨大的影响,所以使用刘易斯结构来重新熟悉这些原理将是一个值得的练习。

路易斯结构是什么?

它们是一种绘制分子的方式,显示了电子在原子之间的位置。例如,这是二氯铍、硼烷、甲烷、氨、水和氢氟酸的路易斯点结构。

二氯铍硼烷bh3甲烷ch4氨nh3水h2o和氢氟酸hf的全路易斯结构

完整Lewis的优点是,它可以让你看到所有电子的位置,并确定每个原子是否遵守八隅体规则。你可以清楚地看到,分子既可以有原子共享的成键电子,也可以有非成键电子,也就是孤对电子。

完整的刘易斯有点像自行车上的辅助轮。当你刚刚开始,对原子、电子和分子的事情感到不安,并想自己确定八隅体规则确实是(大多数)分子都遵守的普遍现象(这里的例外是缺电子的铍和硼)时,它很有用。

然而,你很快就会意识到画一个完整的路易斯结构是一种痛苦。一旦你熟悉了画分子的基本原理,你就会发现简单地在键所在的地方画一条线要省事得多,如下图所示。这样做的另一个好处是,使用线键更容易显示几何图形,因为它不那么杂乱。

部分路易斯结构显示键对为线,原子上的孤对为点becl2 bh3 ch4 nh3氨水h2o氢氟酸hf

这就引出了我们的第二点。电子对相斥——这既适用于成键电子,也适用于孤对电子。所以分子会采用一种几何结构使它们之间的距离最大化。这就是为什么甲烷是四面体(内角109°)而不是方形平面(内角90°),水是弯曲的,而不是线性的。你可能还记得这被称为VSEPR(价层电子对排斥)。

绘制分子几何使用完整的刘易斯使一个极其混乱的图纸。这就是为什么我们把全路易斯换成半路易斯,移动线,只留下电子对。

用线描路易斯结构描绘分子几何,如bh3三角平面甲烷四面体nh3三角锥体水弯曲乙烯

现在甚至还有第二层懒惰。完全不画电子对的工作量更少。这是迄今为止最常见的画分子的方法。让我们看几个例子。

隐含孤对的路易斯结构没有画出路易斯对,隐藏的孤对,如甲醛,水,nh3即使孤对没有画出来,它们仍然在那里

你应该知道孤对还在那里,即使它们没有被吸收。把它们想象成化学简笔画。例如,xkcd倾向于不画脸、脚或手,但这并不意味着他画的人物是没有脸的截肢者。画简笔画会更快。这一点很重要,因为在有机化学中,孤对通常不会无所事事。稍后你会看到,孤对是的亲核试剂它们参与了一系列化学反应。所以即使它们没有被吸引进来,知道它们在那里是至关重要的。

评论

评论部分

关于“路易斯结构

  1. 我发现了一些关于甲基胺(CH3NH2)及其几何形状/键角与中心N原子有关的相互矛盾的信息。我的课本上写着键角是109度——我知道它是sp3杂化的四面体分子几何,但由于孤对的存在,键角不应该是~ 107度(三角金字塔电子几何)吗?我发现一些网站证实了这一点,但其他网站说明了我的文本是做什么的。如果应该是109度,为什么?
    谢谢。:)

    1. 在我看来,碳和氮都是sp3杂化的四面体分子几何,不同的是碳是对称sp3杂化的,因此键角为109度,而氮是不对称sp3杂化的,因此键角为107度。
      综上所述,从碳或氮的角度,我们得到了不同的键角,图中分别为109和107。

    2. 在有机化学中,我们不太注意化学键角。通常我们会说这个角是接近109度还是接近120度或180度。如果是sp3,我们就不用担心107了——我们只说109(也就是说,“接近”109)。

  2. 我认为,第一个“半刘易斯”结构是不正确的。应该是二氟化铍而不是二氯?

    顺便说一下,这些课程很棒。我希望我的教授们也这样教。

  3. 只是好奇,我们是如何学习形状的?我们应该记住每一种化合物/离子及其形状吗?

    1. 实际上只有3种形状。四面体,三角平面,线性。“额外的”形状(如“弯曲的”,“三角金字塔”)只是由于存在孤对而不是与原子成键而产生的。不要记住每个化合物/离子。只要学会数电子对的数量就可以了。

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