運用甲烷的正四面體結構巧妙思維分子的極性

1、運用甲烷的正四面體結構巧妙“思維”分子的極性廈門一中 胡端年關鍵詞：甲烷、正四面體、成鍵、孤對電子、極性分子、非極性分子、電荷重心、分子構型摘要：有關分子的極性這一知識，在教學實踐中無論是教師教，還是學生學都存在如何突破這一難點的問題。雖然有路易斯理論、價鍵理論、雜化軌道理論、價層電子互斥理論、分子軌道理論、晶體場理論等較好地解釋了分子的極性，但這些理論，因涉及較深的數(shù)學和物理知識，中學沒有要求系統(tǒng)掌握，即便補充，學生也可能難于接受。本人認為教師在高三總復習時，應盡量借助一些簡單的或學生已掌握的相關知識，再配合電腦動畫和球棍模型，復雜理論具體化，讓學生有一定的親切感，達到事半功倍的效果。分子結

2、構與分子極性的關系，對共價化合物來說，我們應根據(jù)分子中正負電荷重心能否重合來判斷分子的極性：如能重合則為非極性分子；如不能重合則為極性分子。但現(xiàn)教材對此沒有足夠的解釋，因此，使學生在判斷分子極性這一問題上存在一定的障礙，比如：NH3和BF3,從表觀上看沒有什么區(qū)別，但是NH3為極性分子，而BF3為非極性分子，本文就想在這方面談一談自己在實際教學中的做法運用甲烷的正四面體結構巧妙“思維”分子的極性，另外，從近年的高考 試題的發(fā)散趨勢，順延個別典型離子的空間構型，僅供參考。學生在高二學習有機化學后，對甲烷的正四面體結構有了深刻的認識，借助甲烷分子空間構型，巧妙地引入中心原子成鍵后，外層八個（四對）

3、電子的伸展方向，由此可較好地分析多數(shù)分子的空間構型： 甲烷分子的空間結構 水分子的空間結構NeN2CH3BrHFCH4NH4+H3O+NH2-OH-H2ONH3BF3CO2 由甲烷輻射出來的分子、離子結構圖CH4：C原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，四個H原子各在一個伸展方向上，沒有孤對電子（未成鍵電子），所以分子是正四面體形，正負電荷重心能重合，是非極性分子。NH3：N原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，三個H原子各在一個伸展方向上，其它為1對孤對電子，所以分子是三角錐形，正負電荷重心不能重合，是極性分子。H2O：O原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為

4、中心原子，兩個H原子各在一個伸展方向上，其它為2對孤對電子，所以分子是V字形，而不是直線形，正負電荷重心不能重合，是極性分子。 HF：F原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，H原子在一個伸展方向上，其它為3對孤對電子，所以分子是直線形，是非極性分子。CO2：C原子作為中心原子，因為形成兩個C=O雙鍵，兩個O原子各占用兩個伸展方向，無孤對電子，所以為直線型，正負電荷重心能重合，是非極性分子。CH3Br：C原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，三個H原子各在一個伸展方向上，Br在另一個伸展方向上，所以分子是四面體形，正負電荷重心不能重合，是極性分子。N2：由于成鍵的原子

5、相同，共用電子對不偏向任何一方形成非極性鍵，所以，N2屬于非極性分子。Ne：Ne原子外層8個電子均沒有參與成鍵，作為中心原子，四個伸展方向，四對孤對電子各在一個伸展方向上，是非極性分子。通過運用甲烷的正四面體結構，巧妙“思維”分子構型，學生不僅不用再去死記硬背各種分子構型，而且可以自己分析一些未學習的簡單的分子構型，再結合正負電荷重心能否重合，可以輕松解決分子的極性問題。如講完上邊的幾種典型分子構型后，可讓學生思考BF3、NH4+、H3O+、NH2-、OH-等粒子的構型，學生發(fā)現(xiàn)成鍵后的B原子外層只有6個電子，那么構型應該和NH3不同，而NH4+與CH4相似，H3O+與NH3相似，NH2-與H

6、2O相似，OH-與HF相似。即：BF3：B原子成鍵后外層6個電子，四個伸展方向，作為中心原子，三個H原子各在一個伸展方向上，其它沒有孤對電子，所以分子是三角形，正負電荷重心能重合，為非極性分子。H3O+：O原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，三個H原子各在一個伸展方向上，其它為1對孤對電子，所以分子是三角錐形，與NH3相同。NH4+：N原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，四個H原子各在一個伸展方向上，沒有孤對電子，所以分子是正四面體形，與CH4相同。NH2-：N原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，兩個H原子各在一個伸展方向上，其它為2對孤對電子，

7、所以分子是V行，而不是直線形，與H2O相同。OH-：O原子成鍵后外層8個電子，四個伸展方向，作為中心原子，H原子在一個伸展方向上，其它為3對孤對電子，所以分子是直線形，與HF相同。通過上述事例我們不難看出判斷分子極性的規(guī)律： 一、多原子分子型：1、ADn型：看中心原子A是否有孤對電子：如果無孤對電子為非極性分子，例如：BF3、CCl4、CH4、CO2、SO3、SiF4等分子都屬于非極性分子；如果有孤對電子則為極性分子，例如：H2O、H2S、NH3、SO2、NO2、PCl3、O3等分子都屬于極性分子。注釋：孤對電子即未參與成鍵的最外層電子對。如NH3中N原子最外層5個電子只有3個電子分別與H原子

8、成鍵，剩下的2個電子叫做孤對電子。NH3分子中的N原子有孤對電子，而BF3中B原子最外層3個電子分別與H原子成鍵，無孤對電子，所以BF3是非極性分子。2、ADnEm型：由于此類分子中正負電荷中心不能否重合，所以不論中心原子A是否有孤對電子都屬于極性分子。如CH3Br、CH2 Br 2 、CH Br 3等分子都屬于極性分子。二、雙原子分子型：1、兩同種原子構成的雙原子分子A-A型：由于成鍵的原子相同，共用電子對不偏向任何一方形成非極性鍵，所以，此類分子都屬于非極性分子。如F2、Cl2、Br2、I2、H2、O2、N2等。2、兩不種原子構成的雙原子分子A-B型：由于成鍵的原子不同，共用電子對偏向吸電子能力強的一方形成極性鍵，所以，此類分子都屬于極性分子。如HF、HCl、HBr、HI、CO、NO等。三、單原子分子型：因為此類分子中不存在化學鍵，正負電荷重心能重合，如He、Ne、Ar、Kr等稀有氣體的分子等都屬于非極性分子。通過運用甲烷的正四面體結構，巧妙“思維”分子的構型，結合正負電荷中心能否重合，可以快速判斷分子的極性，大大降低本節(jié)知識的難度，提高學生的學習興趣，發(fā)展學生的思維能力。參考文獻1、周公度 段連運。