内容正文:
第七章 分子结构与性质
专题 离域π键( 共轭大π键,简称大π键)
新人教版 高中化学 2027届 一轮复习
【思考1】什么是离域π键?与之前学习的π键有什么区别?
离域π键:在一个具有平面结构的多原子分子内,彼此相邻的多个(3个或以上)原子中相互平行且未参与杂化的p轨道以“肩并肩”的方式相互重叠形成的多电子π键,称为(共轭)大π键。
定域π键:
两个相邻原子的平行p轨道“肩并肩”重叠形成,可描述为双轨道双电子π键。
知识梳理
C₆H6 (小π键:定域键)
C₆H6 的大π键(离域键)
1、形成大π键的原子(3个或3个以上)必需在同一平面上,
即中心原子采用sp杂化或sp2杂化。
2、形成大π键的原子都必须提供一个(或两个)相互平行且垂直于平面
的未杂化的p轨道
3、大π键中的电子是在占据能量较低的σ键和孤电子对后形成的。
【再思考】根据离域π键的定义,总结形成离域π键的条件?
大π键中的电子未参与杂化
【再思考】电子为何要离域?
为了更稳定!一般形成离域π键的体系,其能量都比对应的经典定域键结构的要低
练习:下列微粒中存在“离域π键”的是( )
A.SO2 B.CO32- C.H2S D.SO42-
E.NCl3 F.NO3- G.O3 H.环己烷
A B F G
知识梳理
参与形成大π键的轨道数
参与形成大π键的电子数
【思考2】离域π键(大π键)的表示方法及表示的含义?
(一般粒子有几个原子,就是几个p轨道)
是指参与形成大π键的轨道数有3个,大π键中的电子数为4
“三中心四电子”
注意:b<2a,否则不能形成大π键。
知识梳理
试一试:书写下列物质中的离域π键(大π键)?“几中心几电子”?
SO2
离域电子数(b)的原则之一:
当参与形成离域π键的p轨道上可排布1个电子,也可排布2个电子时,则排布1个电子(尽可能少)。
巩固提升
CO2
离域电子数(b)的原则之一:
若分子或离子中存在2个离域π键,则离域电子数目尽可能均衡。
2套
试一试:书写下列物质形成的离域π键(大π键)的类型?“几中心几电子”?
知识梳理
【小结】离域电子数(b)的确定原则:
1、b<2a,否则不能形成大π键。
2、当参与形成离域π键的p轨道上可排布1个电子,也可排布2个电子时,则排布1个电子(尽可能少)。
3、若分子或离子中存在2个离域π键,则离域电子数目尽可能均衡。
模型建立
法一:依据离域π键(大π键)的定义
第一步:根据杂化类型,画出σ键
第二步:根据原子价电子在原子周围
补齐其他电子(注意离子的电子得失)
第三步:有单找单,没单找双
【思考3】从上述两个例子总结书写离域π键(大π键)的方法?
臭氧( O3)
有单找单
没单找双
SO2分子
NO2-离子
离子所带的电荷计算入大π键中,负加正减!
模型应用
【练习】写出下列物质中的离域π键(大π键)。
模型应用
书写离域π键(大π键)的法二:
“等电子体法”
等电子体的大π键类型相同
SO3分子
CO32-离子
NO3-离子
BF3
B原子未杂化的p轨道中没有电子
苯 吡啶 吡咯 咪唑 呋喃 噻吩
书写离域π键(大π键)的技巧:
模型应用
有单找单 没单找双
【练习】写出下列物质中的离域π键(大π键)。
真题感悟
(2022全国乙卷)(1)一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一个_____杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl____键,并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成____中心____电子的大π键。
sp2
σ
(2)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl键长的顺序是____________________________,理由:
(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—Cl越强;
(ⅱ) 。
一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔
Cl参与形成的大π键越多,形成的C—Cl越强
四
三
练习:(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl中阴离子N5-中的σ键总数为________个。则N5-中的大π键应表示为 。
5
(2020·山东等级考II)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是
A.其熔点主要取决于所含化学键的键能
B.形成大π键的电子全部由N提供
C.分子中B和N的杂化方式相同
D.分子中所有原子共平面
真题感悟
A
练习:二茂铁又叫双环戊二烯基铁[Fe(C5H5)2],熔点是172.5~173 ℃,100 ℃以上升华,二茂铁属于_____晶体。已知二茂铁的每个茂环带有一个单位负电荷,则每个环中的大π键应表示为________________。
分子
(2020·山东卷)16.(3)吡啶( )替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的π66大π键,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据 (填标号)
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
D
真题感悟
(2023山东卷)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大Π键(Π35)。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式____;O-Cl-O键角_____Cl-O-Cl键角(填“>”“ <”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl-O键的键长并说明原因_____。
>
sp2
ClO2分子键长较短,原因是ClO2分子中存在大Π键,导致Cl-O键键长介于单键和双键之间,而Cl2O分子中Cl-O键为单键,键长较长。
真题感悟
【问题】ClO2分子中大π键的讨论
练习、5-氨基四唑硝酸盐受热迅速生成以N2为主的环境友好型气体,并放出大量的热,是制造HTPB火箭推进剂的重要原料。该盐结构简式如图,其中五元环为平面结构,下列说法正确的是( )
A.阴离子的空间构型为三角锥形
B.该化合物难溶于水
C.该化合物中五元环上的5个原子的杂化方式都相同
D.该化合物存在类似于苯分子的大π键,化学性质比较稳定
C
巩固提升
【解决问题】石墨为什么能导电?为什么石墨熔点比金刚石高?
(1)石墨的每一层上都有未参与杂化的p轨道,形成大π键后,就产生了自由电子。
(2)石墨中C原子间除了o键之外,还有大π键,石墨中C-C键长比金刚石的C-C键键长更短。
迁移应用
迁移应用
【解决问题】NO2为什么易二聚成N2O4?请从结构的角度分析?
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