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影响分子键角偏离的因素有哪些?

2022.5.16

键角与键长是决定分子构型的基本参数,除少数规则构型分子的键角与分子中中心原子价层中电子对的排布一致外,绝大多数分子的键角偏离标准键角。影响分子键角偏离的因素很多,但主要因素是中心原子价层中电子对的类型和成键原子的电负性。

孤对效应

孤电子对与成键电子对的电子云分布不同,成键电子又受到两个成键原子核的吸引,电子云比较集中在键轴的位置,而孤电子对则只受中心原子核的吸引,在原子周围占的体积比较“肥大”。孤电子对的这种特性,使它比键对更强烈的排斥相邻电子对,导致孤电子对与相邻电子对之间平均距离大于成键电子对与同一电子对之间的平均距离。因此,对于具有相同价层电子对总数的分子或离子来说,由于互斥作用的强弱不同,若中心原子价层轨道上存在孤电子对,则诸电子对在空间的排布就要偏离标准键角。孤电子对越多,键角愈小。

重键效应

分子中存在重键时,虽然 

键电子不影响分子骨架,但由于重键中包含的电子数比单键中的电子数多,所占据的空间大于单键中的两个电子所占据的空间,所以排斥力强。这样多重键的存在,将进一步影响分子的键角,使得分子中含有重健的键角较大,而单键之间的键角较小。例如,X2C=O型分子,由于存在双键,双键一单键排斥大于单键—单键排斥,使键角<X一C一O大于1200,而键角<X一C一X的则小于1200。

电负性效应

一中心原子和配位原子的电负性,也将影响分子的键角。当与中心原子键合的配位原子电负性增大时,成键电子对将向配位体方向移动,离中心原子较远,使键对间的斥力减小,从而键角也随之减小。即键角随配位原子电负性的增加而减小。同理,当配位原子相同,中心原子不同时,随中心原子电负性增大,价电子对偏向中心原子,电子对之间斥力增加,从而使生成的键角增大,即键角随中心原子电负性增加增大。


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