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键角的分子结构

2022.5.16
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zhaoqisun

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键角是共价键方向性的反映,与分子的形状(空间构型)有密切联系。例如,水分子中两个H—O键之间的夹角是104.5°,这就决定了水分子的角形结构。一般知道一个三原子分子中键长和键角的数值,就能确定这个分子的空间构型。二氧化碳分子中C—O键长是116pm,两个C—O键的夹角是180°,二氧化碳是直线型分子。对于4个原子以上的分子,除知道键长和键角以外,还需知道两面角,方可确定其空间构型。如甲烷分子中4个C—H键等长,每两个C—H键间的夹角都是109°28′,每两个H—C—H平面之间的两面角都是120°,甲烷是正四面体型分子。氨分子中两个N—H键间的夹角是 107°18′ ,N—H键长是101.9pm,是三角锥形分子。周期表中第VA族元素与卤素 (X) 或H所形成的AB3型化合物均为氨分子状结构,仅键长、键角大小有异。 [4] 

周期表中,同族非金属元素的氢化物或卤化物,组成相似,分子结构相同,例如第ⅣA族元素形成的CH4、CCl4、SiH4、SiF4等,它们的分子均是正四面体结构。又如氧族的氢化物H2O、H2S、H2Se等,它们的分子均是V形结构。还有BF3、BCl3、SO3……键角120°只能是平面三角形(正三角),就是三角形顶点各有一个原子,中心原子处于三角形的重心 ,例如正六边形的每个内角都是120度,苯的结构就是正六边形。

键角会受分子内的结构改变的影响,如在NH3中,键角本应为109°28′,但由于N有一个独立电子对,因此压迫N原子,使键角减小,为107°18′。理论上可用量子力学近似方法算出键角,实验上是用X射线衍射法或分子光谱法精确测定键角。


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