臭氧分子的空间结构(V形)

实验目的

认识臭氧分子的V形结构,会用价层电子对互斥理论解释其构型。

实验原理

臭氧分子中,中心氧原子与两个端位氧原子结合,价层电子对数为3(2个σ键和1对孤电子对),电子对的空间排布为平面三角形,略去孤电子对后分子呈V形,键角约117°。三个氧原子之间还形成大π键,使两个O-O键键长相等。分子结构不对称,是极性分子,极性较弱。

实验器材

• 臭氧分子三维模型
• 中心氧原子
• 两个端位氧原子
• O-O键
• 孤电子对标示
• 键角标注

实验步骤

1. 观察模型,数出臭氧分子中的氧原子个数
2. 旋转模型,从不同方向判断三个氧原子是否在同一直线上
3. 查看中心氧原子的孤电子对,数出价层电子对数
4. 对照键角标注,读出O-O-O的键角大小
5. 比较两个O-O键的键长,体会大π键的影响

实验现象与结论

三个氧原子不在同一直线上,呈V形,键角约117°;两个O-O键键长相等,介于单键和双键之间。中心氧原子有1对孤电子对,孤电子对使键角小于120°。由于分子结构不对称,正负电荷中心不重合,臭氧是极性分子。

注意事项

• 臭氧有刺激性气味且有毒,本页仅作模型演示

常见问题

臭氧是极性分子吗?

是。臭氧分子呈V形,结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,但极性较弱。

臭氧和二氧化硫的结构有什么联系?

二者价电子总数都是18,互为等电子体,中心原子都有1对孤电子对,分子都呈V形。