用VSEPR判断三角锥形与平面三角形

实验目的

掌握用价层电子对互斥理论判断分子空间构型的一般步骤。

实验原理

价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数,其中孤电子对数=(a-xb)/2,a为中心原子的价电子数(离子需加减电荷数),x为与中心原子结合的原子数,b为每个原子最多接受的电子数。NH₃价层电子对数为4,有1对孤电子对,呈三角锥形;BF₃价层电子对数为3,没有孤电子对,呈平面三角形。

实验器材

• NH₃分子模型
• BF₃分子模型
• 中心原子价电子数
• 孤电子对
• VSEPR模型(四面体、平面三角形)

实验步骤

1. 写出中心原子的价电子数a,离子要加减所带电荷
2. 数出与中心原子结合的原子数x,确定b的值
3. 用(a-xb)/2算出孤电子对数
4. 计算价层电子对数,确定VSEPR模型
5. 去掉孤电子对,写出分子的空间构型
6. 用NH₃和BF₃两个例子检验判断方法

实验现象与结论

NH₃中N的价层电子对数为4,含1对孤电子对,VSEPR模型为四面体,分子呈三角锥形,键角约107°。BF₃中B的价层电子对数为3,无孤电子对,呈平面三角形,键角120°。三个原子与中心原子相连时,有无孤电子对决定了构型。

常见问题

怎么快速区分三角锥形和平面三角形?

中心原子连三个原子时,有1对孤电子对的是三角锥形(如NH₃、PCl₃),没有孤电子对的是平面三角形(如BF₃、SO₃)。

离子的孤电子对数怎么算?

把电荷计入价电子数:阴离子加上所带电荷数,阳离子减去电荷数。如H₃O⁺,a=6-1=5。