基于模型構(gòu)建的常見(jiàn)物質(zhì)電子式的書寫及判斷

方高飛

一、共價(jià)分子的電子式書寫

1.推斷分子中共用電子對(duì)數(shù)

（1）計(jì)算分子中各原子最外層電子數(shù)之和.

（2）計(jì)算分子中各原子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（稀有氣體原子結(jié)構(gòu)）所需電子數(shù)之和.

（3）兩者每相差2個(gè)電子，則形成1對(duì)共用電子對(duì).表1為共用電子對(duì)數(shù)計(jì)算方法.

2.確定分子中各原子的位置

需要更多電子達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原子往往處于中間位置：H原子、鹵素原子只需共用l對(duì)電子則處于兩旁.

如HCIO、HCN兩分子中處于中間位置的原子分別為O原子和C原子.在HCIO分子中，O原子分別和H原子和氯原子共用1對(duì)電子，其電子式為H：O： Cl.在HCN分子中，C原子分別和H原子和N原子共用1對(duì)和3對(duì)電子，其電子式為H：C N：.

3.考慮分子的對(duì)稱性

如CO，分子中4對(duì)共用電子對(duì)平均分給兩個(gè)0原子，則每個(gè)O原子與C原子共用兩對(duì)電子，其電子式為：0：：C：：0.

在分析各原子間的共用電子對(duì)數(shù)時(shí)，通常先用總共用電子對(duì)數(shù)減去H原子、鹵素原子共用的電子對(duì)數(shù)（每個(gè)H原子或鹵素原子共用1對(duì)電子），再分析其余原子間共用電子對(duì)數(shù)的情況.

如在H2 02分子中每個(gè)0原子與一個(gè)H原子共用l對(duì)電子，則0原子間需共用1對(duì)電子，其電子式為：H：O：0：H.

例1 寫出C2H4、C2H2、N2H4的電子式.

解析以上三種分子中共用電子對(duì)數(shù)如表2C2H4、C2H2兩種分子中C原子間的共用電子對(duì)數(shù)分別為2對(duì)和3對(duì);N2 H4分子中N原子間的共用電子對(duì)數(shù)為l對(duì).綜上所述，上述三種分子的電子式分別為：

H H 、H：C！;H、 H.H

H：C：：C：H

H：N：N：H

二、離子化合物的電子式書寫

1.推斷陰離子中共用電子對(duì)數(shù)

（1）計(jì)算陰離子中各原子最外層電子數(shù)之和（須加上所有陰離子所帶電荷相應(yīng)的電子數(shù)）.

（2）計(jì)算陰離子中各原子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需電子數(shù)之和.

（3）兩者每相差2個(gè)電子，則形成1對(duì)共用電子對(duì)，表3為Na2O2、CaC2、CaCl2陰離子共用電子對(duì)數(shù)計(jì)算，

若陰離子中共用電子對(duì)數(shù)不為0，則為多核離子，即Na2O2、CaC2中陰離子分別為O2一、C2一;若共用電子對(duì)數(shù)為0，則為單核離子，即CaCIz中陰離子為CI -.

2.確定化合物中各離子的位置

離子化合物中，陰陽(yáng)離子是交替出現(xiàn)的.

所以，上述三者的電子式分別為：

三、電子式的書寫技巧

1.同主族元素進(jìn)行替換

同主族元素的原子最外層電子數(shù)相同，其化合物的電子式具有相似性，

如可將CH4、NH3、H2O、HF電子式中的C、N、O、F原子分別替換成Si、P、S、CI得出SiH4、PH3、H2S、HCI的電子式;利用CO2類比得出CS2、COS的電子式;CCI4類比得出CBr4、SiF4等的電子式，

由于H原子和鹵素原子都只需要1個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此其成鍵具有相似性.將CH4中的H原子逐個(gè)用Cl原子替換，不難書寫出CH3CI、CH2CI2、CHC13、CCl4等物質(zhì)的電子式.

這里需要說(shuō)明的是，由于第三周期元素原子半徑較大不利于形成雙鍵，所以利用該方法進(jìn)行推斷時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，如利用CO2的電子式推測(cè)SiO3的電子式（SiO2為原子晶體）.

2.利用等電子體原理進(jìn)行推測(cè)

具有相同的價(jià)電子數(shù)的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)，這個(gè)原理稱為“等電子體原理”，

如二原子10電子體N2、CO、C2一、CN-，它們都含叁鍵;三原子16電子體CO2、N2（疊氮離子），它們都含兩個(gè)雙鍵.

應(yīng)該指出：雖然學(xué)習(xí)等電子原理有助于判斷許多物質(zhì)結(jié)構(gòu)，但還是需要注意實(shí)驗(yàn)事實(shí)，否則將導(dǎo)致誤判，

例3 寫出S2CI：、NaN，的電子式.

解析 S2C12、NaN3中共用電子對(duì)數(shù)如表5所示。

考慮各原子的成鍵特點(diǎn)及分子的對(duì)稱性知S2 C12中原子的相對(duì)位置為Cl-S -S -Cl，將共用電子對(duì)數(shù)分別減去分子中CI所消耗的電子對(duì)數(shù)得出S原子間共用一對(duì)電子，所以其電子式為：

：CI：S：S：CI： .

NaN，中陰離子為N3，中心N原子與另兩個(gè)N原子各共用兩對(duì)電子，所以其電子式為Na+『N：：N：：N]一，還可以考慮將S：C12中的S原子替換成O原子，CI原子替換成H原子，則其電子式與H2O2：類似.利用N3和CO2為等電子體，將CO，中的C原子和O原子替換成N原子即可推知N3的電子式.

需要注意的是，有些化合物原子最外層電子數(shù)可以突破8，如PCI5、SF6的空間結(jié)構(gòu)如圖l所示.

有些化合物（如BX3、AICI3等）原子最外層的電子數(shù)的小于8，卻都比較穩(wěn)定.如AICI3可以通過(guò)二聚（如圖2所示，箭頭表示配位鍵）的形式增強(qiáng)分子的穩(wěn)定性，其他原因有待后緒進(jìn)一步學(xué)習(xí)，

四、判斷分子中各原子是否達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的主要方法

1.單質(zhì)分子中原子的最外層電子數(shù)=該原子的最外層電子數(shù)+共用電子對(duì)數(shù)目，例如N2中N的最外層電子數(shù)為5+3 =8;P，（如圖3所示）中P的最外層電子數(shù)為5+3 =8.

2.不存在非極性鍵的化合物分子中可用以下簡(jiǎn)便方法：

凡符合最外層電子數(shù)+|化合價(jià)|=8的皆為8電子結(jié)構(gòu)，

如PCI3：5+| -3| =8.所以PCI3分子中P原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，