分子结构与性质

s b p
２．杂化轨道的特性: （1）只有能量相近的轨道才能互相杂化。
常见的有:ns np nd (n-1)d ns np
（2）杂化轨道的成键能力大于未杂化轨道。 （3）参加杂化的原子轨道的数目与形成的杂
化轨道数目相同。s+p 2sp （4）不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向
不同
３．杂化轨道的类型
H-H
N≡N
(3)共价键的稳定性决定于原子轨道的重叠程 度，2 个原子轨道重叠程度愈大，形成的 键愈稳定－－－共价键的方向性
②共价键的类型: 按原子轨道的重叠方式分:键和键 键:原子轨道 “头碰头”重叠 键:原子轨道 “肩并肩”重叠
按提供共用电子对的方式分: 正常共价键:由成键原子双方各提供一个电 子所形成的键, H:H H:Cl 配位共价键:由成键原子中的一方单独各提 供一对电子所形成的键, H3N: + BF3 = H3NBF3
就会形成π键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的结构
图：
H
H
CC =
H
H
键
H HC
CH H
键
H
CO H
=
H H
CO
石墨、苯中碳原子也是以sp2杂化的：
（３）sp3杂化：一个s轨道与三个p轨道杂化 后，得四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道的s 成分为1/4，p成分为3/4，它们的空间取向 是四面体结构，相互的键角θ=109º28′
2、键参数
键能：气态基态原子形成1mol化学键 释放的最低能量。
键长：形成共价键的两个原子之间的 核间距。
键角：两个共价键之间的夹角。
3、键的极性和分子的极性
极性键：由不同原子形成的共价键 ，电子 对会发生偏移。极性键中的两个键合原子， 一个呈正电性（δ＋δ－），一个呈负电 性（ δ－）。
非极性键：由同种原子形成的共价键， 两原子对共用电子对的吸引能力相同， 电子对不发生偏移。
E
H
NH H
N
H
H H
H
H
CH HH
H
CH H
对于含有双键或叁键的分子，价电子对互斥 理论仍能使用，但双键、叁键都作为一个 电子对计算。
在定性推测分子构型时，可以忽略孤对电子 和成键电子、单键和多重键的区别，但在 考虑键角等一些问题时，应考虑这些差别。
(1) 重键包含的电子较多，不同键型间的排斥力大小： 三键——三键 > 三键——双键 > 双键—— 双键 > 双键——单键 > 单键——单键
（1）sp杂化：一个s轨道与一个p轨道杂化后，得两 个sp杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/2， p成分为1/2，杂化轨道之间的夹角为180度。
BeCl2 Be的电子构型:1s22s22p
激发
杂化
2s
2p
2s
2p
sp
2p
CO2 HC≡CH
（２） sp2杂化：一个s轨道与两个p轨道杂化， 得三个sp2杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为 1/3，p成分为2/3，三个杂化轨道在空间分 布是在同一平面上，互成120º
F 123.2。 112.5。 C O
F
(2) 成键电子对受两个原子核的吸引，孤对电子
对只受一个原子核的吸引，故孤对电子对(lp)比
成键电子对(bp)肥大，所以电子对间排斥力：
lp-lp>>lp-bp>bp-bp
孤对电子对与键合电子对斥力不同使理想模型发
生畸变。
如：
CH4
NH3
H2O
∠HAH 109.5 107.3、 104.5
与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对 称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道自然没有 差别，这种杂化类型叫做等性杂化。
中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ轨 道，如H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和 孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别，叫做 不等性杂化。
三、价层电子对互斥理论 VESPR
对ABm型分子或离子，中心原子A价层电子对 （包括成键电子对和孤对电子）之间存在排 斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相 对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体 系能量最低。
Baidu Nhomakorabea
电子对数目：2，3，4
电子对数目：5，6
价电子对的数目决定了一个分子或离子中的价层电子对在空间
的分布(与分子立体构型不同)：
(3) 电负性高的配体，吸引价电子能力强，价电 子离中心原子较远，占据空间角度相对较小。
PCl3
PBr3
PI3
键角：100.1 101.5 102
(4)中心原子的电负性增大时，键角将增大。 如： NH3 PH3 AsH3 SbH3 键角：107.3 93.3 91.8 91.3
价电子对互斥理论不能用于过渡金属化合 物，但过渡金属具有充满、半充满或全空 的d轨道时适用。
价电子对互斥理论对极少数化合物判断 不准，如：CaF2、SrF2、BaF2，是弯曲型 而不是预期的直线型。
例：SF4VSEPR理想模型为三角双锥体，由于孤对 电子的位置不同有两种可能的模型:哪一种结构更 合理呢？
方向角 90度
l-l l-b b-b
I型
II 型
作用对数目
筛选结果
(I)
(II)
0
0
3
BF3: B的电子构型:1s22s22p1
激发
杂化
2s
2p
2s 2p
sp2
SP2杂化轨道示意图
BCl3、CO32–、NO3–、H2C=O、SO3、烯烃>C=C<结构 中的中心原子都是以sp2杂化的。
以sp2杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一
个垂直于sp2 -骨架的未参与杂化的p轨道，如果这个
轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，
2
不再考虑
(I)(II) (II)
分子的极性
极性分子：正负电荷重心不重合，使分 子的某一个部分呈正电性，另一个部分 呈负电性。（电荷重心和分子几何中心 不重合）
判断分子极性的方法： 先看共价键有无极性，再看分子中正负
电荷重心是否重合。分子的极性是分子中化 学键极性的向量和。只含非极性键的分子一 定是非极性分子，含极性键的分子有无极性 必须依据分子中极性键的极性的向量和是否 等于零而定。
专题四、分子空间结构与物质性质
一、价键理论
1、共价键 是由不同原子的电子云重叠形成的
①价键理论要点：
(1)2个原子的价层轨道上的未成对电子可以通 过自旋反平行配对形成共价键.
(2)在原子或分子中已经配对的电子，不能再 与其它原子中的未成对电子成键，一个原 子可能与其它原子形成共价键的数目决定 于该原子中的未成对电子数－－－－－ 共价键的饱和性
③共价键的本质
共价键的形成,从本质上讲,是由于原子轨 道的重叠,产生了加强性干涉效应,使两核
间电荷密度增大,密集在两核间的电子云, 同时受到两个核的吸引,把两核联系在一起, 使体系能量降低,形成了共价键.
电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出 现在核间的概率增大，电子带负电，因而可 以形象地说，核间电子好比在核间架起一座 带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏 结”在一起了。
二、杂化轨道理论
CH4： 1s22s22px12py12pz １、杂化轨道理论的基本要点
原子在形成分子时，为了增强成键能力 使分子稳定性增加，趋向于将同一原子中能 量相近的不同类型原子轨道重新组合成能量、 形状和方向与原来不同的新的原子轨道.这 种重新组合的过程称为杂化，杂化后的原子 轨道称为杂化轨道。
CH4,CCl4 C的电子构型:1s22s22p2
2s 2p
激发
2s
2p
杂化 sp3
sp3杂化轨道示意图
NH3中N也是采取sp3杂化
N的电子构型:1s22s22p3
NF3
HNH 107ο18'
H2O中O也是采取sp3杂化
O的电子构型:1s22s22p4
HOH 104ο 30'
等性杂化和不等性sp3杂化
(3)当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子
对ABm型分子，若中心原子A价层电子对只包括成键 电子对，则价层电子对的相对位置就是分子的构
型；
CO2
CH4
若中心原子A价层电子对包括成键电子对和孤对电 子，则价层电子对的相对位置不是分子的构型， NH3、H2O
AY4 AXn
E
H
OE H
O
H
H
2
3
4
5
6
直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体
1、价层电子对数目的确定
价层电子对数 中心原子价电子数 配位原子提供电子数 离子所带电荷数 2
（余数进位） 配位原子提供电子数的计算方法： (1) H、卤素只提供1个共用电子； (2) 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提 供共用电子；
苏教版（p40）：
共价键形成的本质是：当成键原子相互靠近时， 原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子 形成共用电子对，两原子核间电子密度增加，体 系的能量降低。
人教版（p30）：
电子云相互重叠，形成H2分子的共价键。 鲁科版（ p40 ）：
高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原 子核之间的电性作用是共价键的本质。 苏教版对原子轨道的描述（p11） ：量子力学描述 电子在原子核外空间运动的主要区域。