路易斯结构式及其书写方法

化学竞赛无机部分笔记摘要。

一、路易斯结构式一、FC（形式电荷）计算公式1、公式及其表达意义V=价电子总数 L=孤对电子数（不是电子对数，电子数为电子对数的2倍） S=共用电子数FC=2、中性原子FC之和应等于零；负离子FC之和应为负值，绝对值等于所带电量；正离子FC 之和应为正值，绝对值等于所带电量。

3、注意Lewis结构式中孤电子（对）要标出，结构稳定的一般满足8电子结构。

另外形式电荷的大小与整体结构的稳定性无关，结构首先要符合八隅律，然后再考虑形式电荷大小。

绝对值越低越稳定。

在满足八隅律的前提下·以总量最低的为准。

4、形式电荷不同于氧化数。

二、路易斯结构式画法1、首先确定分子骨架，通过电离能，较低在中间。

2、依照路易斯结构规则讨论价电子总数3、讨论按八隅体规则共需多少电子4、确定成键电子=所需总数-价电子总数5、合理排列，画出简图6、添加孤对电子7、成键连线，标孤对电子8、检验FC，选择FC最低的结构三、共振杂化1、共振论认为，如果一个物质存在两种以上满足共振要求的路易斯结构，这类物质只能用共振式来书写，而且它们实际上综合具有这些结构的特点。

每一个共振中的结构称为共振结构或极限结构，而这样的物质看作由共振结构“杂化”而成，称为杂化体。

2、共振能杂化体的能量总是低于各极限结构，常用共振能的概念来表示该降低值。

它被定义为杂化体能量低于最稳定极限结构能量的数值，常与另一个概念离域能混用。

电子的离域降低了轨道能，增加了分子的稳定性，常会造成分子的芳香性，如苯。

共振能随着极限结构数的增多而增大，尤其是存在等价极限结构时（能量相等）。

可由量子化学计算、热化学方法或分子的氢化热来估计共振能。

四、八隅体规则不适用的情况1、奇数价电子情况1）、自由基时未成对电子添加在中心原子上，单电子导致自由基化学性质活泼。

在体内人即需要自由基有有酶修复自由基造成的损害。

2）、一氧化氮（NO）属于自由基（这种缺少了一个电子，而又非常活跃的原子或分子的自由基，自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。

•Cl •O—S—O
•Cl
•
•复杂分子的结构简式常暗示了分子的骨架结构。例如 ,二甲基醚通常写成 CH3OCH3 , 其可转化成下列骨架结 构:
•H •H •H—C—O—C—H
•H •H
•
•第三步:骨架结构中每两个价电子组成一个共价键。 •由此将价电子分成两类:成键电子和非键电子。由于 形成一个共价键需要两个电子 ,用分子的总价电子数 减去所有共价键所含的电子数 ,可计算出分子中的非 键电子数。如氯酸根离子: 26 (价电子总数 ) — 6 (成 键电子数 ) = 20 (非键电子 )。
“相同的结构特征” 包括：电子结构、分子的立 体结构，化学键的类型，但键角并不一定相等，除 非键角为180或90等特定的角度。
•
•例: CO2、CNS–、NO2+、N3– • 具有相同的通式—AX2，价电子总数16， • 具有相同的结构——直线型分子， •中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道， 形成直线形骨架，键角为180，分子里有两套 34 p-p 大键。
•
2. 书写极限结构式遵循的基本原则
共振极限结构式不能随便书写，要遵守一些书写规则： ①必须符合经典Lewis结构式的书写规则。比如碳原子必 须是4价，第二周期元素的价电子数不能超过8个等。
例如：
•
• ②电子位置变，原子的位置不变。离域所涉及到的电 子一般为π电子，或为非键电子对以及容易离域到P 轨道上的电子。 •③要求有关的原子必须共平面。即有关原子为SP2或SP 杂化(有关原子指的是电子位置变化所涉及到的原子) 。
•
•第二步:画出分子骨架结构。这一步需要确定分子中 •哪些原子通过共价键连在一起。化合物的分子式往往 提供了构建骨架结构的信息。例如氯酸根离子的分子 式 Cl O3- 暗示了下列骨架结构:

6.3共价分子的空间构型
6.3.1路易斯结构式
1916年美国化学家路易斯（G N.Lewis ）提出了共价键理论: 在分子中两个原子间以共用电子对吸引两个相同的核； 电子配对后各原子都有8（或2）电子稳定结构。

原子间通过共享电子对的方式形成的化学键，为共价键。

路易斯结构式：Y ”代表电子对；“一”代表一个共价键。

如：H2O 、HC1、CCh 分子的路易斯结构式:
O 、Cl 、C 形成八隅体，H 有2e （He 构型）;
都达到了稀有气体的稳定结构o
路易斯理论指出了离子化合物和共价化合物的区别。

不能合理解释非八隅体化合物分子结构。

如PC15和BF3：
也有人把这种“点、线”表示的结构式统称为路易斯结构式。

该理论也不能说明分子的空间几何构型。

P219习题6・5 H —O —H ••
H —C1：
• •
:F ：。

富缺電子化合物路易斯結構式の書寫①缺電子結構——價電子，包括形成共價鍵の共用電子對之內，少於8電子の，稱為缺電子結構。

例如，第3主族の硼和鋁，中性原子只有3個價電子，若一個硼原子和其它原予形成3個共用電子對，也只有6個電子，這就是缺電子結構。

典型の例子有BCl 3、AlCl 3（這些化學式是分子式，即代表一個分子の結構）。

缺電子結構の分子有接受其它原子の孤對電予形成配價鍵の能力。

例如：BCl 3＋:NH 3＝Cl 3B ←NH 3能夠接受電子對の分子稱為“路易斯酸”，能夠給出電子對の分子稱為“路易斯堿”。

路易斯酸和路易斯堿以配價鍵相互結合形成の化合物叫做“路易斯酸堿對”。

②多電子結構例如，PCl 5裏の磷呈5價，氯呈1價。

中性磷原予の價電子數為5。

在PCl 5磷原子の周圍の電子數為10，超過8。

這種例外只有第3周期或更高周期の元素の原子才有可能出現。

Lewis 結構式1.書寫方法2.共振有時，一個分子在不改變其中の原子の排列の情況下，可以寫出一個以上合理の路易斯結構式，為解決這一問題，鮑林提出所謂の“共振”の概念，認為該分予の結構是所有該些正確の路易斯結構式の總和，真實の分子結構是這些結構式の“共振混合體”。

（1）．Lewis 結構式穩定性の判據 −− 形式電荷Q F如何判斷路易斯結構式の穩定性:形式電荷形式電荷Q F =價電子數－鍵數－孤電子數 ( 形式電荷=價電子數-成鍵電子數/2-反鍵電子數 )Q F の絕對值盡可能小; Q F =0の結構式是最穩定の路易斯結構式;要避免相鄰兩原子間の形式電荷為同號;如果一個共價分子有幾種可能のLewis 結構式，那麼通過Q F の判斷，應保留最穩定和次穩定の幾種Lewis 結構式，它們互稱為共振結構。

例如：H －N ＝N ＝N H －N －N ≡N, 互稱為HN 3の共振結構式。

(1) Q F の由來： 以CO 為例n o = 2 ⨯ 8 = 16 n v = 4 + 6 =10n s / 2 = (16 - 10) / 2 = 3 n l / 2 = (10 - 6) / 2 = 2為了形成三對平等の共價鍵，可以看作O 原子上の一個價電子轉移給C 原子，即：，所以氧原子のQ F 為+1，碳原子のQ F 為-1。