题目

甲烷分子式以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由为什么是————
制冷剂氟利昂-12(CF2CL2)只有一种空间结构?

提问时间：2020-10-17

答案

理由啊?静电平衡啊,甲烷的四个碳氢键是完全相同的,它们带的电性、电量都相同,连几何尺寸也是相同的,对于其中一个碳氢键来讲,它受到其它三个碳氢键的作用力与其它任意一个碳氢键的受力都是一样的,于是就出现了平衡状态.也就是四面体结构.
另外,甲烷分子里,各个原子其实也在做微弱的振动,这个振动是简谐的,始终都在平衡位置左右振动.
你可以想想一下,如果是正方形的话,虽然表面上看起来是可以达到平衡,但是如果考虑到这样的振动的话,或许在某一个时刻,其中的有一个碳氢键就会受到一个垂直于正方形平面的力,这个力就会推着这些碳氢键向着更稳定的状态过度,最终达到正四面体结构.至于这个力的由来,你可以看成是因为振动使得为止偏离,库仑斥力方向不再属于正方形平面,由此分出一个垂直于平面的分力……
氟利昂-12确实只有一种空间结构.因为碳原子SP³杂化后,四个sp³杂化轨道是完全等效的,或者你可以自己画一个正四面体来看,它的四个角,两两相邻,如果他们的排列方式是正方形的,那么两个Cl原子的位置有相邻和相间的区分,有两种结构；但是,氟利昂-12是以正四面体的构型,无论你怎么排,两个Cl原子都是相邻的,不会出现相间的状态,所以,只有一种空间结构!