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本文拟结合杂化轨道理论及价层电子对互斥理论,比较BF3、NF3两分子的结构,供参考.
BF3分子的结构
BF3分子中B原子的价电子构型为2s22p1,F原子的价电子构型为2s22p5.
1.1 杂化轨道理论
中心B原子的轨道杂化过程参见如下图1所示:
图1. B原子的sp2杂化过程示意图
B原子的sp2杂化轨道,分别接受三个F原子提供的自旋方向的单电子,形成三个完全相同的σ单键,BF3分子的空间构型为平面三角形,参见如下图2所示.
图2. BF3分子空间构型示意图
图2中键角<FBF=120°, BF3分子为非极性分子.
1.2 价层电子对互斥理论
BF3分子中,
价层电子对数(VP):
VP=1/2×(中心原子提供的价电子总数+n个配位原子提供的价电子数)
=1/2×(3+3×1)=3
成键电子对数(BP):
BP=n=3
孤对电子对数(LP):
LP=1/2×(中心原子提供的价电子总数-n个配位原子提供的价电子数)
=1/2×(3-3×1)=0
由上可得:BF3分子空间构型为正三角形,键角<FBF=120°, BF3分子为非极性分子.
2. NF3分子的结构
NF3分子中N原子的价电子构型为2s22p3,F原子的价电子构型为2s22p5.
2.1 杂化轨道理论
中心N原子的轨道杂化过程参见如下图3所示:
图3. N原子的sp3不等性杂化过程示意图
N原子的不等性sp3杂化轨道,分别接受三个F原子提供的自旋方向的单电子,形成三个完全相同的σ单键,由于受到N原子一对孤对电子的排斥作用,NF3分子为极性分子,空间构型为三角锥形,参见如下图4所示.
图4. NF3分子空间构型示意图
2.2 价层电子对互斥理论
NF3分子中,
价层电子对数(VP):
VP=1/2×(中心原子提供的价电子总数+n个配位原子提供的价电子数)
=1/2×(5+3×1)=4
成键电子对数(BP):
BP=n=3
孤对电子对数(LP):
LP=1/2×(中心原子N提供的价电子总数-n个配位原子F提供的价电子数)
=1/2×(5-3×1)=1
由上可知:由于受到N原子一对孤对电子的排斥作用,NF3分子空间构型为三角锥形,键角[1](<FNF)约为102.5°, NF3分子为非极性分子.
3. BF3、NF3分子结构的比较
BF3、NF3分子结构的比较,参见如下表1所示:
表1. BF3与NF3分子结构的比较
参考文献
[1]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室.无机化学(上册)[M],第四版.北京:高等教育出版社,2003.
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