孤对电子

更新时间:2022-08-14

孤对电子(英文名:unshared pair electrons;lone pair electrons)指分子中原子的电子排布中是成对的电子,该原子在与其它原子成键后没有参与成键,没有参与杂化轨道的形成,而该电子对则称为孤对电子。这里的关键是:该孤对电子是成键同一层的电子,不是内层的,该电子对通常对生成的化合物的影响很大,从而具有共轭性,配位性,碱性等特征。

基本信息

中文名孤对电子
外文名lone-pair electron
作用对成键电子有更强的排斥作用
影响导致部分分子构型的改变
性质未成键的价电子
实例氨分子的氮原子上有一对孤对电子

作用

分子或离子未共享价层的电子对。孤对电子在分子中的存在和分配影响分子的形状、偶极矩、键长、键能等,对轻原子组成的分子影响尤为显著。路易斯碱(Lewis)的碱性,配体通过配位原子与中心体的键合,亲核反应的发生等均通过孤对电子。

举例说明

例如,氨分子的氮原子上有一对孤对电子;水分子氧原子上有两对孤对电子等。由于孤对电子的电子云比成键电子对在空间的伸展大,对成键电子有更强的排斥作用,致使分子的键角减少。如甲烷无孤对电子,键角为109.5℃,而氨和水分子的键角分别为107°和104.5°。在描述分子几何构型时,不包括孤对电子,故甲烷分子为四面体;氨分子为三角锥形而水分子则为弯曲形。

影响

如甲烷无孤对电子,键角为109°28’,而氨和水分子的键角分别为107°18’和104.5°。在描述分子几何构型时,不包括孤对电子,故甲烷分子为正四面体;氨分子为三角锥形而水分子则为v形。

有关知识

等电子原子

等电子原子:在价电子层中,价轨道数等于价电子数的原子。例如,H、C、Si等原子。

多电子原子

多电子原子:在价电子层中,价电子数多于价轨道数的原子。例如,N、O、S、Cl等原子。

理论

价层电子对互斥理论(英文:Valence Shell Electron Pair Repulsion,简称为VSEPR),是一个用来预测单个共价分子形态的化学模型。理论通过计算中心原子的价层电子数和配位数来预测分子的几何构型,并构建一个合理的路易斯结构式来表示分子中所有键和孤对电子的位置。

价层电子对互斥理论的基础是,分子或离子的几何构型主要决定于与中心原子相关的电子对之间的排斥作用。该电子对既可以是成键的,也可以是没有成键的(叫做孤对电子)。只有中心原子的价层电子才能够对分子的形状产生有意义的影响。

分子中电子对间的排斥的三种情况为:

孤对电子间的排斥(孤-孤排斥);孤对电子和成键电子对之间的排斥(孤-成排斥);成键电子对之间的排斥(成-成排斥)。分子会尽力避免这些排斥来保持稳定。当排斥不能避免时,整个分子倾向于形成排斥最弱的结构(与理想形状有最小差异的方式)。孤对电子间的排斥被认为大于孤对电子和成键电子对之间的排斥,后者又大于成键电子对之间的排斥。因此,分子更倾向于最弱的成-成排斥。配体较多的分子中,电子对间甚至无法保持90°的夹角,因此它们的电子对更倾向于分布在多个平面上。


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