题目
凡采用 sp 3 杂化形成的分子的空间构型均为正四面体 ,它们都是非极性分子。A. 正确B. 错误
凡采用 sp 3 杂化形成的分子的空间构型均为正四面体 ,它们都是非极性分子。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
B. 错误
解析
本题考查杂化轨道理论以及分子极性的判断。解题思路是先明确$sp^{3}$杂化的概念,再分析$sp^{3}$杂化形成的分子空间构型的多样性,最后根据分子极性的判断方法来确定分子是否为非极性分子。
1. 明确$sp^{3}$杂化的概念
$sp^{3}$杂化是指一个原子的一个$s$轨道和三个$p$轨道进行杂化,形成四个能量相等、空间取向不同的$sp^{3}$杂化轨道。
2. 分析$sp^{3}$杂化形成的分子空间构型
- 当中心原子的四个$sp^{3}$杂化轨道都用于成键,且四个成键原子相同时,分子的空间构型为正四面体,例如$CH_{4}$。在$CH_{4}$中,碳原子的四个$sp^{3}$杂化轨道分别与四个氢原子的$1s$轨道形成$\sigma$键,四个$C - H$键的键长相等,键角为$109^{\circ}28'$,分子呈正四面体结构。
- 当中心原子的四个$sp^{3}$杂化轨道中有孤电子对时,分子的空间构型会发生改变,不再是正四面体。例如$NH_{3}$,氮原子的$sp^{3}$杂化轨道中有三个与氢原子成键,还有一个孤电子对,由于孤电子对的排斥作用,$NH_{3}$分子的空间构型为三角锥形;$H_{2}O$分子中,氧原子的$sp^{3}$杂化轨道中有两个与氢原子成键,有两个孤电子对,分子的空间构型为$V$形。
3. 判断分子的极性
分子的极性取决于分子的空间构型和化学键的极性。如果分子的空间构型对称,正负电荷中心重合,则分子为非极性分子;如果分子的空间构型不对称,正负电荷中心不重合,则分子为极性分子。
- 对于正四面体结构的$CH_{4}$分子,由于四个$C - H$键的极性相同,且分子空间构型对称,正负电荷中心重合,所以$CH_{4}$是非极性分子。
- 对于三角锥形的$NH_{3}$分子和$V$形的$H_{2}O$分子,它们的空间构型不对称,正负电荷中心不重合,所以$NH_{3}$和$H_{2}O$都是极性分子。
综上所述,“凡采用$sp^{3}$杂化形成的分子的空间构型均为正四面体,它们都是非极性分子”这一说法是错误的。