导言

氧气，一种构成地球大气的至关重要的气体，对生命至关重要。了解其本质对于理解化学反应和生物过程至关重要。本文将深入探讨氧气分子的电子式和结构式，揭示其独特的特征和行为。

第一部分：氧气的电子式

电负性与成键

氧元素的电负性较高，这意味着它倾向于吸引其他原子的电子。

在氧气分子（O2）中，两个氧原子之间形成共价键，共享电子对。

路易斯结构

氧气的路易斯结构为：O::O

冒号表示每个氧原子贡献一对共享电子，形成一个双键。

价电子对互斥理论 (VSEPR)

VSEPR 理论预测 O2 分子的分子几何为直线形。

由于双键的线性特征，两个氧原子的电子对相互排斥，形成 180° 的键角。

第二部分：氧气的分子轨道图

分子轨道的概念

分子轨道是由原子轨道组合而成的，它们描述电子在分子中的分布。

分子轨道可以是键轨道（成键电子占据）或反键轨道（反键电子占据）。

σ 和 π 轨道

O2 分子具有两个 σ 轨道和两个 π 轨道。

σ 轨道由两个 s 轨道重叠形成，而 π 轨道由两个 p 轨道重叠形成。

电子跃迁与化学反应

分子轨道能级的差异影响分子的化学反应性。

电子从较低能级轨道跃迁到较高能级轨道需要吸收能量，这可以触发化学反应。

第三部分：氧气的结构式

结构式

结构式显示原子在分子中排列的方式，以及它们之间的键连关系。

氧气的结构式为：O=O

等号表示双键，表明两个氧原子之间共享两对电子。

键长与键能

O2 分子的双键键长为 121 皮米 (pm)。

双键的键能很高，为 498 kJ/mol，这反映了两个氧原子之间强有力的结合。

偶极矩与极性

由于氧原子高电负性的差异，氧气分子具有小的偶极矩。

这种极性使得氧气分子能够与其他极性分子相互作用。

氧气分子的电子式、分子轨道图和结构式提供了对其本质和行为的深刻理解。这些表示形式揭示了共价键的形成、分子的几何形状和化学反应性。通过了解氧气分子的这些特征，我们可以深入了解生命赖以维持的化学基础。