分子的空间构型

2s 2p
激发 2s
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，
2p 正四面体形
C的基态
激发态
sp3 杂化态
H
H C H
109°28’
H 在同一个原子中能量相近的不同类型的几个原子 轨道（S、P…）可以相互叠加而组成同等数目的 能量完全相等的杂化原子轨道—杂化轨道理论
杂化轨道类型
2 杂化 sp sp 杂化
sp3 杂化 109.5º 正四面体
杂化轨道夹角 杂化轨道 空间取向
180º 直线
120º 平面 三角形
思考
BF3分子形成过程
2s
2p 激发 2s 2p 正三角形
B的基态
激发态
sp2 杂化态
F
B F F
120°
思考
BeCl2分子形成过程
2s 2p 激发 Be基态 2s 2p 杂化 直线形
激发态
sp杂化态 直线形
相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电 子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体 结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键 角为180或90等特定的角度。 （1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2， 价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上 没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为
Cl
分子构型
Cl
S
Cl
S
H
H
Al
H
O
O O
H
N
N
H H
O
O
三角形
V字构型
三角锥
正四面体 V字形
课堂练习
例3：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表 物质 价电 子对 数 中心原 子杂化 轨道类型 杂化轨道/ 电子对空 间构型 轨道 夹角 分子空 间构型 键角
气态 BeCl2
CO2 BF3 CH4 NH4+ H2 O
四面体
NH3
HNH = 107 18'
ο
N：2s22p3 2p 2s
sp3杂化
H 2O
HOH = 104 30
ο
'
O：2s22p4
2p 2s
sp 杂化
3
sp
3
②孤对电子≠0 ：分子的空间构型不同于电 子对的空间构型。 电子对的 分子的 例 孤对 空间构型 n 空间构型 电子 1 平面三角形 V形 3 SnCl2
例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
H C H C C H C H C H H
C
石墨晶体
苯的结构
sp2杂化
sp2杂化
小结
杂化类型
SP型的三种杂化
SP SP2 SP3
参与杂化的 1 个 S 1 个 P 1 个 S 2 个 P 1个S 3个P 原子轨道 杂化轨道数 2个SP 3个SP2 4个SP3 杂化轨道间 夹角 空间构型 实 例 180° 120° 109.5° 正四面体 CH4 CCl4
180。
（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通 式—AX3,总价电子数24，有相同的结构—平面三角形分子,中 心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架。 （3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心
原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心
180
Cl
Be
Cl
键合 化合态
思考 请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔 分子的成键情况?
用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？
【例题选讲】
例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道 理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
乙烯中碳以sp2 杂化，C=C中一 个σ和一个π
乙炔中碳以sp杂 化，C=C中一个 σ和两个π
直线形
正三角形
BeCl2 C2H2 BF3 C2H4
2.推断分子或离子的空间构型的具体步骤： •确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A—中心原子,X—配位原子) ：
n=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数×m 负 ±离子电荷数( 正 )] 原则： ①A的价电子数 =主族序数； ②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电 子, 规定氧与硫不提供价电子；
3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型， 并预测分子的几何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2
③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
1.ABm型分子的价电子对数n的确定
中心原子A的价电子数+配位原子B提供的价电子数×m n= 2
（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配 位原子中氢或卤素原子提供价电子数为1; 5 + 1× 3 =4 如：PCl3 中 n = ； 2 （2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原 子时价电子数为6； （3）离子的价电子对数计算
原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V 型(或角型、折线型) 。
（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数 32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立 体结构；
（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总 价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨 道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电 子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式， 没有p-pp键或p-p大键，它们的路易斯结构式里的重键是 d-p大键。
4
1
2
四面体 四面体
三角锥 V形
NH3 H 2O
（3）判断共价分子结构的实例
例 1 利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何 构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型 。
AlCl3 解：总数
对数 电子对构型 6 3
H2S
8 4
SO32 8 4
NH4 +
8 4
NO2
5 3
三角形
三角形 正四面体 正四面体 正四面体
1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类 型相同的是 ( B ) A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
2、对SO2与CO2说法正确的是( D ) A.都是直线形结构 B.中心原子都采取sp杂化轨道 C.S原子和C原子上都没有孤对电子 D.SO2为V形结构， CO2为直线形结构
0 0 0 1 2
正四面体 直线
平面三角形 三Leabharlann Baidu锥 V形
4
3
1
V形
•确定中心原子的孤对电子对数，推断分子 的空间构型。 例如：
BeH2 n=
① 孤对电子=0:分子的空间构型=电子对的空间构型
1 2 (2+2)=2 1 (3+3)=3 2 1 (4+4)=4 2
直线形 平面三角形
BF3
n=
CH 4 n=
专题四 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子构型与物质的性质
分子的空间构型
C
2s
2px
2py
2pz
2s
2px
2py
2pz
C原子与H原子结合形成的分子为什么是 CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有 正四面体的空间构型（键长、键能相同， 键角相同为109°28′）？
1.杂化轨道理论简介
小结:
代表 物 CO2 中心原子 CH2O 无孤对电子 CH4 中心原子 有孤对电子 H2O NH3 中心原子 结合的原子数 2 3 4 2 3 分子 类型 AB2 空间构型 直线形
AB3 平面三角形 AB4 AB2 AB3 正四面体 V形 三角锥形
等电子体原理
具有相同的通式——ABm，而且价电子总数和原子数目
平面三角形 正四面体
课堂练习
分
子 SiCl4 CS2 BF3 PCl3 OF2 SO2
中心原 子的价 电子对 数
中心原子 的杂化轨 道类型
电子对的 空间排布
中心原子的 孤对电子对
分子的空间 构型
4 2 3 4
SP3 SP SP2 SP3 SP3 SP2
正四面体 直线
平面三角形 正四面体 正四面体 平面三角形
n= NH4 ：
+
5+
4 -1
2
= 4
SO4
2-
6+0+2 n = =4 ： 2
2.推断分子空间构型的具体步骤：
对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道 数恰好与A的价电子对数相等。
A的价电子对数 A的杂化轨道数 杂化类型 2 2 sp 3 3 sp2 4 4 sp3
A的价电子空间构型 直线型
NH3
PCl3
2 2 3 4 4 4 4 4
直线形 sp 直线形 180° sp 直线形 180° 直线形 sp2 平面三角形 120°平面三 角形 3 sp 正四
180° 180°
面体
120° 正四 109.5° 面体 109.5° 109.5° V形 104.5°
三角 107.3° 锥形 107.3°