求大神!!!硝酸根离子问题

作者&投稿:宣呼 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
是关于硝酸根离子的. 我知道是个4中心.6电子的大π键,但我搞不清楚每个原子之间到底是如何成键的~

硝酸根离子中的键是由N-Oσ键和一个4原子6电子的离域大π键构成的。首先N原子杂化之前s轨道一个电子被激发到p轨道,然后s跟另外2个p轨道进行sp2等性杂化,分别与3个氧原子p轨道形成σ键,离子成平面三角形,然后N原子上p轨道成对电子在平面上下与3个氧上p轨道单电子和外来电子形成离域π键π46。没有配位键。

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硝酸根离子的结构,用共振解释比较清晰,见上图。

要是从大π键的角度考虑,就是3个σ键、1个四中心六电子大π键

要是从经典共价键角度考虑,就有配位键。

大π键、配位键。这是不同的理论,不要混在一起用



我参考了大学的无机课本。
首先,杂化是中心原子杂化,硝酸根离子中氮原子为中心原子,氮杂化,氧不是中心原子,氧原子不杂化。杂化理论主要是为了解释分子结构而提出的。
氮原子采取sp2杂化,即2s轨道上的1个电子先激发到2p轨道,这样2s轨道有1个电子,3个2p轨道其中两个各有1个电子,有1个有2个电子,然后,2s轨道有有1个电子的两个2p轨道发生混杂,形成3个完全相同的sp2杂化轨道。要注意,杂化轨道只能用于形成σ键和容纳孤电子对。
氮原子与三个氧原子通过3个sp2杂化轨道形成3个σ键,氮原子未杂化的2p轨道中有2个电子,这个2p轨道垂直于三个杂化轨道形成的平面。三个氧原子提供其2p轨道中的三个电子,再加上硝酸根离子得到的那个电子,总共6个电子,形成4原子6电子的离域π键。
氧原子不需要杂化,其2p的3个互相垂直的轨道,有一个填充2个电子,有2个分别填充1个电子,填充2个电子的2个轨道,其中一个用于与氮的杂化轨道形成σ键,一个用于形成大π键。
不知我是否说清楚?

我的理解是这样的:



首先声明一点,理论是为了解释实验现象而创立的,故有多个理论共存,你的诱惑在于无法同时接受几个不同的理论
根据大Π键理论
N原子sp2杂化的时候,2s上的电子有激发一个到pz轨道上去
与三个氧成键是由N原子的3个sp2杂化轨道和3个O原子的p轨道成σ键,的N原子的p轨道和3个O原子的p轨道成大Π键
根据配位键理论
N原子发生不等性sp2杂化,其中2个sp2杂化轨道只有1个电子,分别与2个O原子的p轨道成σ键,另一个sp2杂化轨道有2个电子,与第3个O原子的p空轨道成配位键
根据共振理论
硝酸根离子是几个极限结构的共振杂化体,每一根氮氧键都有2/3的单键成分和1/3的双键成分

氮原子有5个电子,它采取SP2杂化,三个杂化轨道在同一个平面上,而有三个电子分别被激发到这三个杂化轨道上。剩余两个电子在未杂化的剩余的一个P轨道上。这个P轨道与SP2所在的平面是垂直的。
三个O原子各有6个电子,它们也都采取SP2杂化,5个电子被激发到SP2杂化轨道中,这样有两个轨道填满了一堆电子,其余的一个有一个单电子,剩余一个未被激发的电子在未杂化的剩余的一个P轨道上。这个P轨道仍然与SP2所在的平面是垂直的,但是同S原子的P轨道是平行的。
这样,三个O原子SP2杂化轨道中未配对的那个电子与氮原子SP2轨道中那个电子成键,形成三个西格玛键。而垂直方向4个P轨道中共有5个电子,加上负电荷一个电子,形成4中心6电子的大π键


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