学校从新学期开始把原来的《无机与分析化学》拆成为两门课：无机化学、分析化学。

这里的分析化学主要是化学分析，就是常说的滴定分析，也称之为容量分析。对于刚进入大学的学生而言，尤其是那些高中时化学学的少的孩子来说，化学一上来就感觉听不懂，跟不上老师的进度。尤其要是遇上说话速度快的老师，就与听天书无异。

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其中讲到无机化学结构那一部分，很多学生就感到理解无力，对于出现的一些新概念根本无法理解。心中暗忖道，原子轨道怎么可以这样？八隅律是什么鬼？形式电荷又是什么？杂化轨道有啥用处？分子轨道又是啥玩意？心中会涌现出无数的问题，随着课程的开始，问题也越来越多，到最后有种无力学习，无奈懈怠的感觉。看老师在讲台上口若悬河，黑板上写满各种符号，老师说话的声音渐远渐消。精神早就已经无法集中，任老师百般分析讲解，内心里是无数只“癞蛤蟆跳井”。

其实无机里所讲的结构化学，都是一种定性描述，即使有计算也是相当简单的小学四则混合运算。虽然满篇充满了量化的气息，但都是用语言来论述，有关量化计算内容丝毫都没有。但即使是这样，对于微观描述的语言，平日里面对宏观世界的我们该如何去理解？

结构一上来就开始讲共价键理论。第一个是经典的Lewis理论，也就是高中里常讲的八隅律。

八隅律，顾名思义，组成分子的原子周围都有稀有气体（以前叫惰性气体）的最外层结构。除了He是2电子外，其他Ne、Ar、Kr、Xe、Rn最外层都是8电子结构。在Lewis生活的年代，当时的科学实验发现，这些气体都很稳定，不能与其他元素形成化合物，所以认为具有它们这样的结构是稳定结构，它们的名字也被称为“惰性气体”。当然这是国内这样翻译，英语称之为 noble gas，意思完全不同。（现在科研发现，“惰性气体”也可以形成化合物，如Xe。它可以形成多种化合物，如XeF4，XeO4等等。所以在教材中把它们都名称由“惰性气体”改为稀有气体。）

Lewis电子式在写的时候，可根据一定的运算，可以算出某个分子内有几对电子共享成键，有几对电子是不参加成键，即是孤电子对。画的时候，一般先把分子中电负性（这是衡量原子吸引电子能力的一个指标，越容易吸引电子，电负性越大。所以一般非金属元素的电负性大，金属元素电负性小。）小的原子放在中心位置，电负性大的原子放在四周。

为啥要这样放？学过化学都知道，一般对于复杂分子或离子而言，中心原子的氧化数（大学里的叫法，就是高中里所讲的化合价）一般为正值（除了四周原子是氢，如NH3，OH2等）。所以只有把电负性小的原子放在中间，才有可能它的最外层电子被四周电负性大的原子所吸引，从而发生共用电子对的偏离，这样它的氧化值显正值。

这样，一个分子就可以画出很多种不同画法的Lewis电子式。那到底哪个是稳定的电子式？或着哪个电子式在分子结构中是主要结构？（在有机化学中称之为共振体，可参看前文，有机化学中的共振论）这时可以又引出一个新的判断稳定性指标，形式电荷，QF。

形式电荷，就是原子自身的价电子（主族元素就是最外层电子数）与在分子中属于该元素原子的电子做一个比较。那又如何计算分子中属于该元素原子的电子呢？如果在分子中，该原子有孤电子对，那么这些电子肯定属于它，因为它没有和其他原子共享或共用。分子中还有什么电子属于该原子呢？那就是共用电子对（成键电子对），因为是共享或共用的，所以这对电子不能被该原子专属，它只能拿走一半，即1个电子。由此形式电荷的算法就有了公式：

形式电荷有正有负，在写出的多种Lewis电子式中，一般的稳定结构是形式电荷少的。形式电荷越小，该分子越稳定。对于离子而言，画出的电子式中肯定有一定的形式电荷，那也应该把负电荷归属给电负性大的原子，正电荷归属给电负性小的原子。这样才符合它们的“身份”，否则“德不配位”必然是不稳定的。

Lewis电子式对于第一第二周期的非金属元素中的碳、氮、氧、氟的化合物基本符合。但到了第三周期以后，就会发现，这个八隅律画出来以后中心原子往往都带有很高的正电荷，四周原子都带有负电荷（因为要满足八隅律）。（如SO42-,PO43-等）为了解决这个问题，为了使中心原子形式电荷归零，由此会形成跟多双键（增加共用电子对），中心原子的形式电荷会大量减少，最后都可以归零（这样的结果就是，中心原子都不满足八隅律了(´;︵;`)，但这是稳定结构）。

所以，对于有机化学（涉及的元素多为C、N、O、H……）而言，Lewis电子式可以很好的表达其有机物结构，反应机理，所以有机化学的很多教材，包括更多的原版有机教材，有机分子结构式主导就是Lewis电子式。但由于电子式写起来太复杂，从而出现了很多简写方式，结构式、结构简式、键线式……

还有，对于前面提及的为何要把电负性小的原子放在中间，也可以通过形式电荷来验证，如果电负性小的原子放在四周，最后结果是它们都会带上较高的负电荷，不利于分子稳定。

今天就先讲到这里，休息休息。

明天继续(๑❛ᴗ❛๑)

2020.11.5

临近期末，做个小小的解惑答疑

（文中应该的电子式图画，读者可以自己尝试）