余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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BF3与NF3分子结构的比较

已有 751 次阅读 2024-4-11 08:16 |系统分类:教学心得

       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.

  1. 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:

image.png

                                                       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.

image.png 

                                                               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:

image.png 

                                                     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.

image.png 

                                                              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

image.png

  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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