孤對電子是什麼?

時間 2021-05-12 06:45:39

1樓:桐栩99

就像質子和中子一樣,電子也是原子的基本組成,它們存在於所有的原子中。電子攜帶著負電荷,它們繞著攜帶正電荷的原子核運動。在原子中,由於中子不帶電,電子和質子攜帶相反電荷,並且兩者數量相同,所以原子在整體上呈現為電中性。

電子也屬於亞原子粒子,但它們不同於由夸克組成的質子和中子,電子是一種基本粒子,它們是最基本的結構,電子並不是由更小的粒子組成。電子的質量要比質子和中子小得多,不到它們的0.06%。

電子雖小,但它們主要決定了元素的化學性質,準確的說是最外層電子數。對於任何原子,最外層電子的數量不會多於8個。當最外層電子的數量在1至3個的時候,這些電子容易全部脫離原子核而使原子達到穩定的狀態,這種原子表現出還原性;當最外層電子的數量在5至7個的時候,最外層容易從原子之外獲得電子,使之達到8個穩定的狀態,這種原子表現出氧化性。

電子的發現早於質子和中子,物理學家約瑟夫·湯姆遜於2023年最早發現電子。這是人類最早發現的亞原子粒子,也是最早發現的基本粒子,由此開創了粒子物理學。物理學家保羅·狄拉克最早預言了電子的反粒子——正電子,這是一種反物質,其質量與電子一樣,但攜帶的電荷剛好與電子相反。

到了2023年,物理學家卡爾·安德森終於發現了理論預言中的正電子,這是最早發現的反物質。如果電子和正電子相遇,它們就會互相湮滅,把質量全都轉化能量。

2樓:

在雜化軌道理論裡面,孤對電子是決定分子構型的單元。實際上對於外層電子已經飽和的原子,孤對電子和通過共價鍵形成的一對電子在決定分子構型上幾乎沒有什麼區別(除了體積不一樣大對鍵角的影響)。因此,如果樓主了解一點兒共價鍵,就可以把孤對電子可以理解為兩個電子都來自同乙個原子的共價鍵類似物。

至於這個概念的用途,除了分子構型以外,還和配位鍵有關。雖然這套理論很土,不過在有機裡面用的還是挺多的。

3樓:任浩

比較常見的例子是水分子和氨氣分子。我們以氨分子為例:N原子的外層電子分布是 $(2s)^2 (2p)^3$,缺三個電子形成佔滿的「穩定結構」(氖)。

在氨分子中,N原子的 n=2 殼層形成 sp3 雜化,就是乙個 2s 和三個 2p (x,y,z) 雜化,變成四個組成上比較像的軌道,分別指向四面體的四個頂點,每個軌道可以放 0-2 個電子。這其中的三個軌道分別有乙個來自於 N 的電子,並與三個 H 原子形成共價鍵,這時每個 H 原子也提供自己僅有的乙個電子。成鍵以後,還有乙個 sp3 雜化軌道是被兩個來自於 N 的電子佔據著,這一對電子就叫孤對電子。

顯然,由於四個雜化軌道的化學環境不完全一樣,氨分子基態是乙個三角錐的樣子,N 在乙個頂點,三個 H 在其他三個等同的頂點,而孤對電子在 N 的另一側。

如果更進一步,氨分子捕獲乙個離子,也就是乙個紅果果的質子的話,這個質子更喜歡孤對電子那一邊,通過孤對電子跟氨分子結合在一塊,形成銨離子 (這好像叫配位?不對的話麻煩做化學的同學指正),這樣就使得 N 周圍的四個雜化軌道化學環境完全相同,導致銨離子是乙個正四面體,四個 H 在四個頂點,N 在中心。

水分子的情況類似,O 原子提供兩個成單電子跟兩個 H 結合,剩下兩對孤對電子。四個雜化軌道也傾向於形成四面體形,然而由於其中兩個軌道上只有電子沒有原子,所以我們經常看到的水分子是乙個扇形的,O,兩個H分別在三個頂點。

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