内容正文:
微点突破10 大π键的判定
第三部分 物质结构与性质
第五章 物质结构与性质
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微点突破10 大π键的判定
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1.大π键的含义
在一个平面形的多原子分子中,如果相邻原子有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道,那么这些轨道可以相互重叠,形成多中心π键。这种多中心π键又称为“共轭π键”或“离域π键”,简称“大π键”。
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2.大π键的形成条件
(1)所有参与形成离域π键的原子都必须在同一平面内,即连接这些原子的中心原子只能采取sp或sp2杂化。
(2)所有参与形成离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行或接近平行的p轨道。
(3)根据泡利不相容原理,参与形成离域π键的p轨道上的电子数必须小于2倍的p轨道数。
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2.(1)实验测得BF3分子中B—F的键长远小于二者原子半径之和,所以BF3分子中存在大π键,可表示为________。
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3.大π键的表示与大π键中电子数的计算
(1)离域π键符号可用Π表示,其中m为平行的p轨道数(即参与形成大π键的原子数),n为平行p轨道里的电子数,上述符号可读为“m原子n电子大π键”。
例如:N中的大π键[]-Π,吡咯Π。
(2)ABn型大π键中电子数的计算方法
大π键电子数=价电子总数-σ键电子数-孤对电子数
如:SO2:大π键电子数=(6+2×6)-2×2-(6-2×2)-2×4=4可表示Π。
CO:大π键电子数=(4+3×6+2)-3×2-3×4=6可表示:Π。
(3)常见环状化合物的大π键
:Π,:Π。
1.(1)大π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大π键可表示为Π,则NO中大π键应表示为________。
(2)中的大π键应表示为________,其中碳原子的杂化方式为________________。
[解析] (1)NO中参与形成大π键的原子数为3,中心原子采取sp2杂化,所以中心原子中有1个孤电子对没有参与形成大π键,则参与形成大π键的电子数为6×3-2×2-2-4×2=4,故NO中大π键可表示为Π。(2)中的5个C原子参与形成大π键,5个C原子共提供5个p电子,加上得到的1个电子,共有6个电子参与形成大π键,应表示为Π,其中C原子的杂化方式均为sp2。
[答案] (1)Π (2)Π sp2
(2)N4H只有一种化学环境的氢原子,结构如图所示,其中的大π键可表示为________(分子中的大π键可用符号Π表示,其中m代表参与形成的大π键原子数,n代表参与形成的大π键电子数,如苯分子中的大π键可表示为Π)。
(3)Cu+可与4甲基咪唑()形成配合物。4甲基咪唑中,1号N原子的孤电子对因参与形成大π键,电子云密度降低。
①4甲基咪唑的大π键可表示为________。
②4甲基咪唑中,________(填“1”或“3”)号N原子更容易与Cu+形成配位键。
③配位原子提供孤电子对的能力是影响配体与Cu+之间配位键强度的一个重要因素。若用某结构相似的含O配体与Cu+配位,所得配合物的稳定性比含N配体低,可能的原因是______________。
[解析] (2)由N4H的结构可知,每个N原子形成3个σ键,且4个N原子失去了2个电子,最后N原子剩余价电子数为5×4-2-3×4=6个,即参与形成大π键电子数为6,原子数为4,可表示为Π。(3)②由题意可知,4甲基咪唑中1号氮原子的孤电子对因参与形成大π键,使电子云密度降低,所以3号氮原子易提供孤电子对与亚铜离子形成配位键;③4甲基咪唑中氧元素的电负性强于氮元素,氧原子对孤电子对吸引力强,所以氧原子做配体时,提供孤电子对与亚铜离子形成配位键的能力弱于氮原子。
[答案] (1)Π (2)Π (3)①Π ②3 ③O元素的电负