Question

【化学】几道高中化学竞赛的题目 请高手解答

请高手解答 1.硫酸根离子中的硫氧键的键长是149pm，比硫氧单键短，请说明原因。
2.三甲基胺是锥形结构，碱性强。三甲基硅烷胺是平面结构，碱性弱。试解释原因。
请尽量说详细点，万分感谢！

Answer 1

   1.

                                                              

中心 S 原子发生sp3不等性杂化，

单电子轨道与 —  OH 成 σ 键。

对电子轨道与 O 成 σ 配键和（d-p）π  配键，构成S=O双键。

双键部分S原子杂化轨道与O原子轨道中有四个电子共享，其轨道重叠比单键部分S原子杂化轨道与O原子轨道中有两个电子共享形成的轨道重叠大。原子轨道重叠越多，形成的化学键就越稳定，其键长就越短。

2. 甲基具有推电子作用。

    三甲基胺中三个甲基均将C-N共用电子对推向N原子（锥点），此时三个推电子作用相互叠加，则N原子负电性增强，碱性增加。

   三甲基硅烷胺是平面结构，三个甲基也将C-N共用电子对推向N原子（平面中心），此时三个甲基的推电子作用相互排斥。总体推电子作用较弱，N原子负电性没有增加，碱性弱

Answer 2

1.硫氧键除了σ键外还存在d-p反馈π键(硫提供d轨道和氧提供p轨道电子对)，使硫氧键更接近双键。
也可以用共振式解释，每个硫氧键都分别有3个单键和3个双键的形式的共振式，所以硫氧键介于硫氧单键和硫氧双键之间
2.三甲胺中甲基有推电子效应，并且本身氮电负性高，电子云比较密集，碳也没有d轨道进行离域，所以氮的孤对电子电子云比较密集容易给出，体现较强碱性
三硅甲基烷胺中，氮的电子部分填入硅的d轨道，存在d-p反馈π键，并且是在氮的p轨道和三个硅的d轨道上的离域键，所以呈现平面构型，氮的电子被分散，电子云不密集，碱性变弱

追问

嗯第一道我懂了，第二道里面的推电子效应能不能再给详细解释一下？我们没讲过这东西。还有老师说第二道能用路易斯酸碱理论来解释，这个详细的要怎么说呢？昨天打问题的时候有一道题没打上，是这样的：在两片玻璃片之间分别滴水和油，哪种粘性较大？请加以解释。麻烦再给说下，谢谢！

追答

推电子:原子或原子团对电子的束缚力弱于中心原子，那么其电子云会向中心原子上偏移，使中心原子电子云密度增大。lewis:硅有空的d轨道，可以容纳电子对，是路易斯酸。氮有孤对电子，是路易斯碱。所以会有酸碱中和，氮的孤对电子离域到硅(3个硅)的d轨道里导致分子呈平面结构，电子云密度大幅度下降，碱性变弱(理论上硅甲基推电子能力比甲基更强，但是离域效应比诱导效应强更多，所以总效应是分散氮的电子)

水的表面张力更大，相同表面积对两片玻璃的作用力更大，所以水粘