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A-level 化学/OCR (Salters)/分子几何

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维基百科 在 分子几何结构 处提供相关信息。

分子的形状 是 化学理念 中第 3.3 节的标题，它涵盖了分子几何结构 的主题。

介绍性示例

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甲烷分子

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  • dot-cross diagram
    点交叉图
  • bond-line diagram
    键线图
  • ball-and-stick model
    球棍模型

氨气分子

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  • dot-cross diagram
    点交叉图
  • bond-line diagram
    键线图
  • ball-and-stick model with lone pairs displayed
    显示孤对电子的球棍模型
  • ball-and-stick model without lone pairs displayed
    不显示孤对电子的球棍模型

水分子

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  • dot-cross diagram
    点交叉图
  • bond-line diagram
    键线图
  • ball-and-stick model with lone pairs displayed
    显示孤对电子的球棍模型
  • ball-and-stick model without lone pairs displayed
    不显示孤对电子的球棍模型

氟化氢分子

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  • dot-cross diagram
    点交叉图
  • bond-line diagram
    键线图
  • ball-and-stick model with lone pairs displayed
    显示孤对电子的球棍模型
  • ball-and-stick model without lone pairs displayed
    不显示孤对电子的球棍模型

多面体

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四面体

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你可能之前在数学中遇到过四面体，尽管你很可能称它们为三角形基金字塔。四面体有四个顶点（角）、四个面和六条边。每个面都是一个等边三角形。

四面体是化学中最重要的形状之一，因为许多分子都包含它们。四面体分子实际上不包含小金字塔。它们包含的是一个中心原子与四个其他原子键合。围绕中心原子的四个原子占据的位置可以想象成四面体的顶点。

在下面的图片库中，中心原子用品红色着色，周围原子用白色着色。

  • a tetrahedral molecule
    一个四面体分子
  • to see the tetrahedron, connect the surrounding atoms with lines
    要看到四面体，用直线连接周围原子
  • the lines form the edges of the tetrahedron
    这些直线形成了四面体的边
  • tetrahedral angle ≈ 109.5°
    四面体角≈ 109.5°
  • chemists represent tetrahedra using hashed and wedged bonds
    化学家使用虚线和楔形键来表示四面体
  • this is how chemists represent methane
    这就是化学家如何表示甲烷
  • this 'flat' representation - GCSE-style - is simpler but less realistic
    这种“扁平”表示 - GCSE 风格 - 更简单，但不太现实

四面体分子中任意两个键之间的角度约为 109.5°。四面体角可以根据需要计算得尽可能精确，因为它等于 cos−1(–⅓)。

八面体

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你可能之前遇到过或没有遇到过八面体。八面体有六个顶点（角）、八个面和十二条边。每个面都是一个等边三角形。

八面体在化学中非常重要，因为许多过渡金属基分子 是八面体的。

  • an octahedral molecule
    一个八面体分子
  • to see the octahedron, connect the surrounding atoms with lines
    要看到八面体，用直线连接周围原子
  • the lines form the edges of the octahedron
    这些直线形成了八面体的边
  • octahedral angle = 90° exactly
    八面体角 = 90° 正好
  • chemists represent octahedra using hashed and wedged bonds
    化学家使用虚线和楔形键来表示八面体
  • this is how chemists represent sulfur hexafluoride, SF6
    这就是化学家如何表示六氟化硫，SF6
  • a ball-and-stick model of SF6
    SF6 的球棍模型

常见分子几何结构

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  • linear
    线性的
  • bent
    弯曲的
  • trigonal planar
    三角形的平面
  • pyramidal
    锥形的
  • square planar
    方形平面
  • tetrahedral
    四面体的
  • trigonal bipyramidal
    三角双锥形的
  • octahedral
    八面体的

更多示例

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示例分子

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  • linear: CO2
    线性的: CO2
  • bent: H2S
    弯曲的: H2S
  • trigonal planar: BI3
    三角形的平面: BI3
  • pyramidal: NH3
    锥形的: NH3
  • square planar: XeF4
    方形平面: XeF4
  • tetrahedral: CH4
    四面体的: CH4
  • trigonal bipyramidal: PCl5
    三角双锥形的: PCl5
  • octahedral: SF6
    八面体的: SF6

示例离子

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分子几何结构和孤对电子

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你可以使用所谓的AXE 方法来计算分子的形状。它是基于具有中心原子的分子，我们将其标记为 A。与 A 键合的原子或基团标记为 X。孤对电子标记为 E。具有三个孤对电子和两个与之键合的原子/基团的分子将表示为 AX2E3。下表显示了 X 和 E 以及分子形状之间的关系。

价层电子对互斥理论 (VSEPR) 用于在已知 X 和 E 的情况下预测分子的形状。这听起来比实际更复杂。你认为任何 X 和 E 都是电荷区域，它们相互尽可能远离地定位，以最大限度地减少它们之间静电排斥力的作用。

AXE 标签 X
(取代基) 		E
(孤对电子) 		形状 2D 图
显示孤对电子 		2D 图
不显示孤对电子 		3D 模型
显示孤对电子 		3D 模型
不显示孤对电子 		示例
AX1E0
1
0
 线性的 H2
AX1E1
1
1
 线性的 CN−
AX1E2
1
2
 线性的 O2
AX1E3
1
3
 线性的 HCl
AX2E0
2
0
 线性的 BeCl2
HgCl2
CO2
AX2E1
2
1
 弯曲的 NO2−
SO2
O3
AX2E2
2
2
 弯曲的 H2O
H2S
OF2
AX2E3
2
3
 线性的 XeF2
I3−
AX3E0
3
0
 三角形的平面 BF3
CO32−
NO3−
SO3
AX3E1
3
1
 三角锥形的 NH3
PCl3
AX3E2
3
2
 T 形 ClF3
BrF3
AX4E0
4
0
 四面体的 CH4
NH4+
PO43−
SO42−
ClO4−
AX4E1
4
1
 跷跷板形 SF4
AX4E2
4
2
 方形平面 XeF4
AX5E0
5
0
 三角双锥形的 PCl5
AX5E1
5
1
 方形锥形的 ClF5
BrF5
AX5E2
5
2
 五角形的平面 XeF5-
AX6E0
6
0
 八面体的 SF6
AX6E1
6
1
 五角锥形 IF6-
AX7E0
7
0
 五角双锥形 IF7
AX8E0
8
0
 正方反棱柱形 IF8-
AX8E1
8
1
 扭曲的正方反棱柱形 XeF82-
AX9E0
9
0
 三帽三角柱形 或 顶盖正方反棱柱形 ReH92- (三帽三角柱形)
摘自 "https://wikibooks.cn/w/index.php?title=A-level_Chemistry/OCR_(Salters)/Molecular_geometry&oldid=4309739"
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