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判断极性分子向量

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判断极性分子 判断分子极性
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一一 、離子鍵、共價鍵與金屬鍵、離子鍵、共價鍵與金屬鍵 化學鍵種類: * 1. 實驗式又稱為簡式,僅表示出種類及其最簡整數比。 * 上述原子間作用力屬強化學鍵,還有兩種弱化學鍵-氫鍵、凡得瓦力。 離子鍵或共價鍵:氫鍵:凡得瓦力的能量≒100:10:1(僅供參考) 一一 、離子鍵、共價鍵與金屬鍵、離子鍵、共價鍵與金屬鍵 各種晶體之組成粒子及性質比較: 範例 - 1 下列各物質具有何種化學鍵? (甲) CH3OH (乙) H2O (丙) NH4Cl (丁) P4 (戊) HNO3 (己)金剛石 (庚) C60 (辛) SiO2 (壬) CH3CH2COONa 解答:(甲)共價鍵 (乙)共價鍵 (丙)離子鍵與共價鍵 (丁)共價鍵 (戊)共價鍵 (己)共價 (庚)共價鍵 (辛)共價鍵 (壬)離子鍵與共價鍵 範例 - 2 甲、乙、丙、丁四元素之原子序分別為15、16、18 、20,則下列的敘述何者正確? (A)四元素中,丙最不易與其它元素化合 (B)甲與丁可以共價鍵形成穩定化合物 (C)乙與丁以離子鍵結合,其化合物熔點高 (D)常溫常壓下,甲物質以金屬鍵形成晶體 (E)丁物質固態及熔融態不能導電,但水溶液可導電 解答: (A)(C) 類題 - 2 設有元素 W、X、Y 和 Z, 其原子序各為14、17、18 和19, 則下列敘述何者正確? (A) Y 與 Z 原子作用會形成離子鍵 (B) X 與 Z 原子作用會形成離子鍵 (C) X 與 X 原子作用會形成共價鍵之分子 (D) W 原子間共價鍵結成為固體 (E) W 與 X 原子作用形成離子鍵 解答: (B)(C)(D) 二二 、共價鍵的極性與電偶極、共價鍵的極性與電偶極 分子的極性與化學鍵一樣,都能影響許多物質的物 理與化學性質,如互溶性、熔沸點或反應性等。 (一) 極化極化現象 部分正負電荷分離的現象。 例如以一帶電體接近一金屬導體之後,引起的靜電感應 ,即為一種極化現象。而一組正電荷與負電荷的配對稱 為電偶極電偶極。 極化現象極化現象 一組電偶極的電荷分布與極化程度, 可用由正電荷指向負電荷由正電荷指向負電荷的向量向量來表示 。 (一)共價鍵依有無極性可區分為 1. 極性共價鍵極性共價鍵 : 不同的原子不同的原子 形成共價鍵時,由於電負度的差異, 電子雲的分布將傾向電負度大的一方電子雲的分布將傾向電負度大的一方 , 而引起極化現象,形成電偶極而具有極性。 例:H-Cl、C≡O 因電負度電負度 ClCl>>HH,電子雲分布較傾向,電子雲分布較傾向Cl Cl 原子原子, 形成一組Cl 有些許負電荷,H 有些許正電荷的 電偶極。以向量表示時,則由H 指向Cl。 2. 非極性共價鍵非極性共價鍵:相同原子相同原子形成共價鍵時, 由於電負度相等, 電子雲在兩原子間均勻分布, 無極化現象而不具極性。 例: H-H、O=O、N≡N。 三三 、分子極性與形狀、分子極性與形狀 分子的極性需以分子整體的電荷分布描述。 當分子內無極性鍵無極性鍵或有極性鍵有極性鍵,但分子結構對稱但分子結構對稱, 使各個極性鍵的電偶極向量和為零極性鍵的電偶極向量和為零時,整個分子內,電 荷的正電荷中心與負電荷中心重疊,無極化現象,為非非 極性分子極性分子。 反之,有極性鍵有極性鍵,且向量和不為零且向量和不為零,則為極性分子 極性分子。 四四 、極性分子的特性、極性分子的特性 (一) 在電場中,因靜電力作用而呈特定排列, 如圖2-1-6。 (二) 同性互溶同性互溶 極性大的溶質與極性大的溶劑,互溶性通常較好。 例:丙酮與水。 (三) 沸點較高 同分異構物中,極性大的分子,分子間作用力較大 ,故沸點通常較高。 例:沸點: 順-二丁烯>反-二丁烯。 註:溶解度、熔沸點的影響因素 甚多,極性僅為其中一種,判斷時慎用 。 參考資料 一、極性共價鍵的具有永久電偶極,大小 稱為電偶極矩 (μ) 二、電偶極矩 (μ) =分子內兩原子間移轉的部分電荷 (δ)×鍵 長 (r) ⇒ μ以德拜 (Debye,簡稱D) 為單位,δ以 庫倫 (C) 為單位。 ⇒將一單位正電荷與一單位負電荷 相距1Å,規定其偶極矩為4.8D。 4.8D = 1.6×10−19(C) × 10−10(m) , 1D = 3.33×10−30(C⋅m) 五、分子極性大小判斷五、分子極性大小判斷 (一) 極性分子>非極性分子 1. CO>CO2 2. NH3>BF3 (二) 分子形狀相同時 鍵結原子的電負度差愈大,則分子極性愈大。 分子極性大小:HF>HCl>HBr>HI 、 H2O>H2S>H2Se>H2Te (三) 同分異構物中,可由結構差異判斷向量和大小: 例:二甲苯之異構物 (a)鄰二甲苯(極性較大) (b)間二甲苯(極性較小) (c)對二甲苯(非極性) 圖2-1-7 例: 2-丁烯  (a)順-2-丁烯(極性) (b)反-2-丁烯(非極性) 圖2-1-8 範例 - 3 下列何者為非極性分子? (A) H-Cl (B) O=C=O (C) (D) 解答: (B) 範例 - 4 比較下列分子極性之大小。 (A) H—Be—H (B) (C)  順-1,2-二氯乙烯 反-1,2-二氯乙烯 解答: (A) H2S>BeH2 (B) PH3>BF3 (C) 順-1,2-二氯乙烯>反-1,2-二氯乙烯 【【解析解析】】 由鍵偶極向量和可知,極性大小由鍵偶極向量和可知,極性大小 極性分子>非極性分子。極性分子>非極性分子。 類題 - 4 試判斷下列二氯苯異構物之極性大小。 *下列問題,建議配合 2-2 價鍵理論,在學習完分子的立 體形狀判斷後,再做練習。 解答:鄰位>間位>對位 範例 - 5 下列分子或離子中何者具有極性? (1) PCl3 (2) NH3 (3) C2H2 (4) O3 (5) SO2 (6) SO3 (7) CO2 (8) NO2- (9) NO3- (10) CO32 - (11) SO32- (12) SO42- 解答:極性:1、2、4、5、8、11 範例 - 6 下列分子或離子中何者具有極性? (A) HClC=CHCl(順式) (B) H2O2 (C) N2F2(反式) (D) N2H4 (E) C2O42- 解答: (A)(B)(D) 【【解析解析】】 (B)(B)由於由於O O--O O 之間為單鍵可旋轉,兩之間為單鍵可旋轉,兩O O--H H 鍵向量和不為零鍵向量和不為零 (C)N(C)N-- N N 間為雙鍵,整個分子共平面,故向量和為零間為雙鍵,整個分子共平面,故向量和為零 (D)N(D)N--N N 間為單鍵間為單鍵 可旋轉,向量和不為零可旋轉,向量和不為零 (E)(E)四個四個C C--O O鍵有共振,鍵級皆相同;雖鍵有共振,鍵級皆相同;雖C C --C C 鍵為單鍵可旋轉,但鍵為單鍵可旋轉,但C C 為為sp2 sp2 混成,使得同一個混成,使得同一個C C 上的兩個上的兩個C C-- O O 鍵偶極向量和將指向另一個鍵偶極向量和將指向另一個C C 原子,而使得整個分子向量和為零原子,而使得整個分子向量和為零 類題 - 6 下列何項兩者均為極性分子? (A) O3、H2O2 (B) CH2Cl2、順-1,2-二氯乙烯 (C) PH3、CH4 (D) CCl4、HCl (E) OF2、HF 解答:(A)(B)(E) 第 1 題 甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構,甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構, 而不是平面四方形,可由下列何項事實證明?而不是平面四方形,可由下列何項事實證明? (A) CH4 是非極性分子 (B) CH4 中的四個共價鍵的鍵角和鍵長都相等 (C) CH2Cl2 不存在同分異構物 (D) CHCl3 不存在同分異構物 【【解析解析】】 (A)CH4 不論為正四面體或平面四方形,皆為非極性分子 (B)CH4 的鍵角和鍵長皆與結構無關, (C)CH2Cl2 若為平面分子,則將存在兩種同分異構物; 為四面體形時,則不存在異構物 (D)CHCl3不論為正四面體或平面四方形,皆不存在異構物1 解答:解答: C C 下列分子極性大小比較,何者下列分子極性大小比較,何者錯誤錯誤?? (A) H2S>BeF2 (B) NH3>SO3 (C) CO2>CO (D)順-1,2-二氯乙烯 >反-1,2-二氯乙烯 【【解析解析】】 (A)H2S(極性)>BeF2(非極性) (B)NH3(極性)>SO3(非極性) (C)CO2(非極性)>CO(極性) (D)順-1,2-二氯乙烯(極性) >反-1,2-二氯乙烯(非極性 ) 第 2 題 解答:解答: C C 解答:解答: C C 【【解析解析】】 (A)CCl(A)CCl 4 4 (非極性)(非極性) (B)CO(B)CO 2 2 (非極性(非極性 )) (D)CS(D)CS 2 2 (非極性)(非極性) 第 3 題 下列哪一組全是極性分子?下列哪一組全是極性分子? (A) HCl,CCl4,NH3 (B) CO2,H2O,CHCl3 (C) NH3,CHCl3,HCl (D) H2O,CS2,CHCl3 第 4 題 下列何組分子,其鍵均具電偶極,下列何組分子,其鍵均具電偶極, 但均為非極性分子?但均為非極性分子? (A)NF3,BF3 (B)BeF2,H2S (C)CO2,SO3 (D)SiCl4,SF4 (E)P4,PCl5 【【解析解析】】 (A)NF(A)NF 3 3 極性分子極性分子 (B)H(B)H 2 2 S S 極性分子極性分子 (D)SF(D)SF 4 4 極性分子極性分子 (E)P(E)P 4 4 的鍵無電偶極的鍵無電偶極 解答:解答: C C 下列何種分子下列何種分子不不具永久電偶極?具永久電偶極? (A) 1,1-二氯乙烯 (B)二硫化碳 (C)對二氯苯 (D)苯胺 (E)二氯甲烷 第 1 題 解答: BC 【【解析解析】】 第 2 題 下列分子或離子,何者含有極性共價鍵,下列分子或離子,何者含有極性共價鍵, 但其偶極矩為零?但其偶極矩為零? (A) BeCl2 (B) NO3- (C) NH3 (D) NF3 (E) ClO4- 解答: ABE 第 3 題 下列各分子,何者為極性分子?下列各分子,何者為極性分子? (A) 反式 CH3CCl=CClCH3 (B) SO3 (C) SF4 (D) O3 (E) XeF4 【【解析解析】】 (C)dsp(C)dsp 3 3 混成,蹺蹺板形,極性混成,蹺蹺板形,極性 (E)d(E)d 2 2 spsp 3 3 混成,平面四方形,非極性混成,平面四方形,非極性 解答: CD
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