分子中键角大小影响因素 (word下载)

共价键的键角是中心原子与另两个原子所成共价键间的夹角，是共价键的基本参数之一。

影响分子中共价键键角大小的主要因素有:(1)中心原子的杂化类型:(2) 中心原子的孤对电子数目:(3)配位原子的电负性:(4)中心原子的电负性:(5) 单键与重键:(6)单电子:(7)配体的体积一、中心原子杂化类型对键角大小有决定性的影响中心原子采取不同的杂化形式时，其杂化轨道的空间分布情况及杂化轨道之间的夹角是各不相同的，这是决定键角大小的最根本的原因。由杂化轨道理论很容易得到如下的结果:杂化类型SPSP2SP3SP3d

轨道分布直线型平面三角四面体三角双锥

键角180120109.28120或90

所以，比较分子中键角的大小，第一步就是用价层电子对互斥理论来判断中心原子的杂化类型。上表的由前(左)到后(右)的顺序基本就是键角逐渐减小的顺序。当然，对于后3种杂化类型(总配位数大于 4 的分子或离子) 来说，情况要稍微复杂一些。还要考虑孤对电子的分布情况，以判明各原子的相对位置、清楚所讨论夹角究竟是由哪两个具体的共价键构成的，例1.对 CH4、BF3、CO2这一分子序列，中心原子分别为 sp3 sp2和 SP 杂化，它们对应的键角为 109°28’、120°、180，键角会依次增大。二、中心原子孤对电子数目对键角的影响在中心原子杂化类型相同时，由于其配位原子的个数可能不同，也就是孤对电子数目会有区别，这时键角也会不同。这是由于中心原子的孤对电子的电子云肥大，对成键电子对有较大的排斥力，所以孤对电子能使成键电子对彼此离得更近，键角被压缩而变小。且中心原子的孤对电子数越多，键角会变得越小。例2..下表是物质中共价键键角的大小:

在这一系列NX3分子中，N原子均为sp3杂化，N原子都是以共价结合了3个原子（或原子团），都有一个孤电子对。所以它们的∠X-N-X键角都约为109.5°，并均略小于该数值。说明孤电子对排斥其他键对电子的作用是十分显著，且一致的，N原子均为不等性sp3杂化。例3.对 H2O、NH3、CH4分子系列，这3 个分子的中心原子采取的都是 SP3 杂化，但孤对电子数不同。其孤对电子数分别为 2、1、0.这就导致出推断:该序列是一个键角逐渐增大的序列作为验证，可查得它们的键角分别是 104.5°、107.1、109.5三、配位原子电负性对键角的影响当中心原子种类相同(同一种原子)、杂化类型也相同，而配位原子种类不同时，由于配位原子的电负性不同，会使键角有区别。因为当相邻的两个成键电子对更靠近中心原子时，相互间的斥力会增大。反之，当相邻的两个成键电子对远离近中心原子时，相互间的斥力会变小例题4、比较NF3和NH3键角大小【分析】中心原子都是N 原子，且都为 sp3杂化，但因为F原子的电负性大于H 原子，使成键电子对离 N 原子更远，两个 N-F 键间的斥力减小，所以键角更小四、中心原子电负性对键角的影响当中心原子种类不同（同主族），但杂化类型相同，且配位原子种类相同时，中心原子的电负性大，成键电子对更靠近中心原子，成键电子对间的斥力变大，键角变大。反之，中心原子电负性小的分子，成键电子对要远离中心原子，成键电子对间的斥力变小，键角变小。例题5、比较典型的例子是 H2O与 H2S 的键角。通常认为其的0与S 原子都采取了SP3 杂化,都有 2对孤对电子。但O原子的电负性大，H2O 中的键角比 H2S 中的键角大。五、单键与重键对键角的影响不同在同一个分子中，与单键相比，重键的成键电子数目要多一些，对另一单键电子对的斥力更大。重键的存在，可以使与其相邻的由单键组成的键角变小。例6、在 COCl2分子中，C 原子为 sp2杂化。虽然等性sp2杂化的键角是 120°，但由于C 原子与O原子间以双键 C=0 结合，该双键对 C-Cl键的斥力要更大些。所以O-C-Cl键角要大于>120°六、单电子与孤对电子对键角的影响奇分子是指含有成单电子的分子。由于奇分子的中心原子存在单电子，与组成和它基本相同、只是比它多一个电子的物种来比较，单电子对成键电子对的排斥力小于孤对电子一成键电子对间的排斥力。例题7、比较 NO2+,、NO2、NO2-物种中O-N-O 键角的大小。可以采用如下的表格来帮助我们的分:

也就是说，NO2+,、NO2、NO2-的O-N-O 键角依次减小。实测数据也证明了这一点。令人意外的是:NO2的键角不但不比 120°小一些，还比 120°大了许多。看来，对相邻电子对间斥力大小的比较，存在:孤对电子一孤对电子>孤对电子一成键电子对>成键电子对一成键电子对>单电子一成键电子七、配体体积对键角的影响当配体基团的体积较大时，基团电子云占据的空间也会相应增大，对相邻的键也会有很强的排斥作用。 

如上面 中的 NH3、NH2OH、NH2（CH3)，H-N-H 键角依次减小。

总结:从上面几方面的比较可以看出，这几个影响键角的因素都是有条件的，在影响键角的能力方面也是有区别的。分析思路如下：①先从中心原子的杂化类型来入手，因为杂化类型决定了分子的基本构型。②在中心原子杂化类型相同的情况下，再从孤对电子的数目来考虑问题。判断的依据是:孤对电子一孤对电子>孤对电子一成键电子对>成键电子对一成键电子对>单电子一成键电子对。③在中心原子杂化类型相同，且孤对电子数目也相同时，再用中心原子或配位原子的电负性不同来分析。最后，还要应考虑双键、配体体积大小等因素的影响，且有时配体体积对键角大小的影响比元素电负性的影响还要显著些。