分子键角与空间构型分析
在比较分子中相邻共价键的夹角大小时,关键在于分析分子的空间几何构型及其中心原子的杂化方式。题目中给出的选项A(BF₃)和B(CCl₄)是两种典型的共价分子。BF₃的中心硼原子采用sp²杂化,形成平面三角形的几何构型,其三个F-B-F键角相等,均为120°。而CCl₄的中心碳原子采用sp³杂化,形成正四面体的空间构型,其四个Cl-C-Cl键角均为约109.5°。单从这两个数值直接对比,109.5°显然小于120°。
然而,题目在C选项处不完整,这提示我们可能需要考虑更广泛的常见分子。在典型的简单分子中,键角最小的通常出现在中心原子采用sp杂化的直线形分子(如CO₂,键角180°)之外的特殊情况。实际上,比109.5°更小的键角常出现在中心原子连有孤对电子的分子中,例如水(H₂O)中由于氧原子上有两对孤对电子,对成键电子对产生更强的排斥,导致H-O-H键角被压缩至约104.5°。又如氨气(NH₃)中N原子上有一对孤对电子,其H-N-H键角约为107°。这些分子的键角均小于甲烷(CH₄)及其同系物CCl₄的109.5°。
综合来看,在BF₃(120°)和CCl₄(109.5°)之间,CCl₄的键角更小。但若题目完整的C选项是诸如H₂O、H₂S(键角更小,约92°)或某些环状张力分子,则可能存在比109.5°小得多的键角。因此,在已知信息下,仅比较A和B,CCl₄的键角最小。要做出最终判断,必须明确所有可比较的分子,并运用价层电子对互斥理论(VSEPR)进行系统分析。
