BF3与NF3分子结构的比较

BF3与NF3分子结构的比较

引用

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分子结构理论是化学领域的重要基础理论之一，它帮助我们理解分子的空间构型和化学性质。本文将通过杂化轨道理论和价层电子对互斥理论，详细比较BF3和NF3分子的结构，揭示它们在空间构型和化学性质上的差异。

BF3分子的结构

BF3分子中B原子的价电子构型为2s22p1，F原子的价电子构型为2s22p5。

1.1 杂化轨道理论

中心B原子的轨道杂化过程参见如下图1所示：

图1. B原子的sp2杂化过程示意图

B原子的sp2杂化轨道，分别接受三个F原子提供的自旋方向的单电子，形成三个完全相同的σ单键，BF3分子的空间构型为平面三角形，参见如下图2所示。

图2. BF3分子空间构型示意图

图2中键角<FBF=120°, BF3分子为非极性分子。

1.2 价层电子对互斥理论

BF3分子中，

价层电子对数（VP）:
VP=1/2×（中心原子提供的价电子总数+n个配位原子提供的价电子数）
=1/2×（3+3×1）=3

成键电子对数（BP）:
BP=n=3

孤对电子对数（LP）：
LP=1/2×（中心原子提供的价电子总数-n个配位原子提供的价电子数）
=1/2×（3-3×1）=0

由上可得：BF3分子空间构型为正三角形，键角<FBF=120°, BF3分子为非极性分子。

NF3分子的结构

NF3分子中N原子的价电子构型为2s22p3，F原子的价电子构型为2s22p5。

2.1 杂化轨道理论

中心N原子的轨道杂化过程参见如下图3所示：

图3. N原子的sp3不等性杂化过程示意图

N原子的不等性sp3杂化轨道，分别接受三个F原子提供的自旋方向的单电子，形成三个完全相同的σ单键，由于受到N原子一对孤对电子的排斥作用，NF3分子为极性分子，空间构型为三角锥形，参见如下图4所示。

图4. NF3分子空间构型示意图

2.2 价层电子对互斥理论

NF3分子中，

价层电子对数（VP）:
VP=1/2×（中心原子提供的价电子总数+n个配位原子提供的价电子数）
=1/2×（5+3×1）=4

成键电子对数（BP）:
BP=n=3

孤对电子对数（LP）：
LP=1/2×（中心原子N提供的价电子总数-n个配位原子F提供的价电子数）
=1/2×（5-3×1）=1

由上可知：由于受到N原子一对孤对电子的排斥作用，NF3分子空间构型为三角锥形，键角<102.5°, NF3分子为非极性分子。

BF3、NF3分子结构的比较

BF3、NF3分子结构的比较，参见如下表1所示：

表1. BF3与NF3分子结构的比较

参考文献

[1]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室.无机化学(上册)[M],第四版.北京:高等教育出版社,2003.