极性与配位键
分子の極性と配位結合
键的极性由电负性差决定;分子的极性还要看形状能否让各键的极性互相抵消。配位键是共用电子对只由一方提供的共价键,形成后与普通共价键完全无法区分。
CO2 和 H2O 里都有极性很强的键,可二氧化碳是无极性分子、水是极性分子。差别不在键上,在形状上:一个直、一个弯。这一节的核心就是「键的极性」与「分子的极性」不是一回事。
为什么是这样
共用电子对并不总是停在两个原子正中间。氯比氢更能把电子对拉向自己,这种「拉电子对的能力」叫电负性。除稀有气体外,电负性在周期表上越往右上越大,最大的是氟。
电负性大的一方带上部分负电荷 δ−、小的一方带 δ+,这就是键的极性。极性的强弱取决于两个原子的电负性差:差为 0(如 Cl2)就没有极性;差中等(如 HCl,约 1.0)是有极性的共价键;差极大(如 NaCl,约 2.3)时电子对整个偏过去,就成了离子键。离子键与共价键其实是同一条连续谱的两端。
但分子整体有没有极性,还要看形状。二氧化碳是直线形,两个 C=O 键的极性方向正相反、大小相同,互相抵消,所以整个分子无极性。水是折线形,两个 O-H 键的极性抵消不掉,所以是极性分子 —— 水能被带静电的物体吸引,就是这个缘故。
定量表达
判断分子极性有一套现成的规则,按顺序用:单质(H2、Cl2)→ 无极性;异种双原子分子(HCl)→ 极性;三原子以上的化合物要看结构是否对称 —— 对称(直线形、正四面体形)→ 无极性;不对称(折线形、三角锥形)→ 极性。
所以 CO2(直线)、CCl4(正四面体)是无极性分子,而 H2O(折线)、NH3(三角锥)是极性分子。四氯化碳这个例子值得留意:C-Cl 键极性不小,但四个方向完全对称,整体照样抵消。
另有一种特殊的共价键:共用电子对只由一方提供,叫配位键。氨的氮上有一对孤对电子,把它让给氢离子共用,就成了 NH4+。关键在于:形成之后 NH4+ 里的四个 N-H 键完全等同、无法区分 —— 配位键与普通共价键只在「电子怎么来的」上有区别,形成后没有任何差别。
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