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第7章 分子结构的类型

分子的结构主要有直线型、平面三角形、四面体、八面体、三角锥形、四方锥形以及角形等基本形状类型:

直线型:所有原子都处在一条直线上,键角为180度,例如二氧化碳(O=C=O)。

平面三角形:所有的原子处在一个平面上,三个周边原子在中心原子周围且分布的很均匀,键角为120度,例如三氟化硼(BF3)。

四面体:原子处于一个四面体上,其中四个周边原子分布在四面体的四个顶点,中心原子位于四面体中心,理想键角109度28分,例如甲烷(CH4)。

八面体:六个周边原子分布在八面体的六个顶点,四面体中心是中心原子,理想键角90度,例如六氟化硫(SF6)。

三角锥形:四面体型的一条键上分布的是孤对电子,而剩下三条键的形状即是三角锥型。因为孤对电子体积较大,所以三角锥形的键角较四面体形的键角要小,键角107.3度,例如氨(NH3)。

四方锥形:与三角锥形的结构相似,八面体型的一条键被孤对电子占据,剩下五条键的形状即是四方锥型,例如五氟化溴(BrF5)。

角形:这种分子结构的类型与直线型相对,两条键的三个原子都不在一条直线上,键角104.5度,例如水(H2O)。

分子结构关系到原子在空间中的位置,它的结构形式与键结的化学键种类有关,包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角。

当然,从温度的角度上看,对分子结构的测定最好是在接近绝对零度的温度下,因为在前面的常识中我们讲过。随着温度的升高,分子转动也增加,这时候的数据就无法做到精确。不过分子的形状还可以通过量子力学和半实验的分子模拟计算得出,固态分子的结构也可通过X射线晶体学测定。我们发现,体积较大的分子通常可以以多个稳定的构象存在,势能面中这些构象之间的能量较高。

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