基于模型構建的常見物質電子式的書寫及判斷

方高飛

一、共價分子的電子式書寫

1.推斷分子中共用電子對數

（1）計算分子中各原子最外層電子數之和.

（2）計算分子中各原子達到穩定結構（稀有氣體原子結構）所需電子數之和.

（3）兩者每相差2個電子，則形成1對共用電子對.表1為共用電子對數計算方法.

2.確定分子中各原子的位置

需要更多電子達到8電子穩定結構的原子往往處于中間位置：H原子、鹵素原子只需共用l對電子則處于兩旁.

如HCIO、HCN兩分子中處于中間位置的原子分別為O原子和C原子.在HCIO分子中，O原子分別和H原子和氯原子共用1對電子，其電子式為H：O： Cl.在HCN分子中，C原子分別和H原子和N原子共用1對和3對電子，其電子式為H：C N：.

3.考慮分子的對稱性

如CO，分子中4對共用電子對平均分給兩個0原子，則每個O原子與C原子共用兩對電子，其電子式為：0：：C：：0.

在分析各原子間的共用電子對數時，通常先用總共用電子對數減去H原子、鹵素原子共用的電子對數（每個H原子或鹵素原子共用1對電子），再分析其余原子間共用電子對數的情況.

如在H2 02分子中每個0原子與一個H原子共用l對電子，則0原子間需共用1對電子，其電子式為：H：O：0：H.

例1 寫出C2H4、C2H2、N2H4的電子式.

解析以上三種分子中共用電子對數如表2C2H4、C2H2兩種分子中C原子間的共用電子對數分別為2對和3對;N2 H4分子中N原子間的共用電子對數為l對.綜上所述，上述三種分子的電子式分別為：

H H 、H：C！;H、 H.H

H：C：：C：H

H：N：N：H

二、離子化合物的電子式書寫

1.推斷陰離子中共用電子對數

（1）計算陰離子中各原子最外層電子數之和（須加上所有陰離子所帶電荷相應的電子數）.

（2）計算陰離子中各原子達到穩定結構所需電子數之和.

（3）兩者每相差2個電子，則形成1對共用電子對，表3為Na2O2、CaC2、CaCl2陰離子共用電子對數計算，

若陰離子中共用電子對數不為0，則為多核離子，即Na2O2、CaC2中陰離子分別為O2一、C2一;若共用電子對數為0，則為單核離子，即CaCIz中陰離子為CI -.

2.確定化合物中各離子的位置

離子化合物中，陰陽離子是交替出現的.

所以，上述三者的電子式分別為：

三、電子式的書寫技巧

1.同主族元素進行替換

同主族元素的原子最外層電子數相同，其化合物的電子式具有相似性，

如可將CH4、NH3、H2O、HF電子式中的C、N、O、F原子分別替換成Si、P、S、CI得出SiH4、PH3、H2S、HCI的電子式;利用CO2類比得出CS2、COS的電子式;CCI4類比得出CBr4、SiF4等的電子式，

由于H原子和鹵素原子都只需要1個電子達到穩定結構，因此其成鍵具有相似性.將CH4中的H原子逐個用Cl原子替換，不難書寫出CH3CI、CH2CI2、CHC13、CCl4等物質的電子式.

這里需要說明的是，由于第三周期元素原子半徑較大不利于形成雙鍵，所以利用該方法進行推斷時可能會出現錯誤，如利用CO2的電子式推測SiO3的電子式（SiO2為原子晶體）.

2.利用等電子體原理進行推測

具有相同的價電子數的分子或離子具有相同的結構，這個原理稱為“等電子體原理”，

如二原子10電子體N2、CO、C2一、CN-，它們都含叁鍵;三原子16電子體CO2、N2（疊氮離子），它們都含兩個雙鍵.

應該指出：雖然學習等電子原理有助于判斷許多物質結構，但還是需要注意實驗事實，否則將導致誤判，

例3 寫出S2CI：、NaN，的電子式.

解析 S2C12、NaN3中共用電子對數如表5所示。

考慮各原子的成鍵特點及分子的對稱性知S2 C12中原子的相對位置為Cl-S -S -Cl，將共用電子對數分別減去分子中CI所消耗的電子對數得出S原子間共用一對電子，所以其電子式為：

：CI：S：S：CI： .

NaN，中陰離子為N3，中心N原子與另兩個N原子各共用兩對電子，所以其電子式為Na+『N：：N：：N]一，還可以考慮將S：C12中的S原子替換成O原子，CI原子替換成H原子，則其電子式與H2O2：類似.利用N3和CO2為等電子體，將CO，中的C原子和O原子替換成N原子即可推知N3的電子式.

需要注意的是，有些化合物原子最外層電子數可以突破8，如PCI5、SF6的空間結構如圖l所示.

有些化合物（如BX3、AICI3等）原子最外層的電子數的小于8，卻都比較穩定.如AICI3可以通過二聚（如圖2所示，箭頭表示配位鍵）的形式增強分子的穩定性，其他原因有待后緒進一步學習，

四、判斷分子中各原子是否達到8電子的穩定結構的主要方法

1.單質分子中原子的最外層電子數=該原子的最外層電子數+共用電子對數目，例如N2中N的最外層電子數為5+3 =8;P，（如圖3所示）中P的最外層電子數為5+3 =8.

2.不存在非極性鍵的化合物分子中可用以下簡便方法：

凡符合最外層電子數+|化合價|=8的皆為8電子結構，

如PCI3：5+| -3| =8.所以PCI3分子中P原子最外層達到8電子穩定結構，