分子的立体结构(精)
第二节 分子的立体构型
2. VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
VSEPR 模型
VSEPR 直线形 模型名称 中心原子 的杂化轨 道类型 典型例子 平面三 角形 平面三 角形
四面体
四面体
正四面体
sp
sp2
sp3
sp2
3
sp3
CO2
SO2
H2 O
Ag＋＋NH3· H2O===AgOH↓＋NH4＋ AgOH＋2NH3===[Ag（NH3）2]＋＋OH－
自主探究
精要解读
实验探究
要点一
|
分子结构与价层电子对互斥理论之间的关系
价层电子对互斥理论可以用来预测分子的构型，在应用该 理论时应把握住以下几个要点：
1. 在AXm型分子中，中心原子A的周围配置的原子或原子团
变红 溶液颜色_____
Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3
自主探究
精要解读
实验探究
【慎思1】常见分子的空间构型是怎样的？ 提示（1）双原子分子都是直线形，如：HCl、NO、O2、 N2等。
（2）三原子分子有直线形，如：CO2、CS2等；还有V
形，如：H2O、H2S、SO2等。 （3）四原子分子有平面三角形，如：BF3、BCl3、CH2O 等；有三角锥形，如：NH3、PH3等；也有正四面体， 如：P4。
第二节
分子的立体构型
自主探究
精要解读
实验探究
填表
电子式 σ键的类型及个数 π键个数 CO2 H2 O NH3 CH4
提示
〃〃〃 〃〃 〃 〃〃
O
C
〃〃〃〃 〃 〃〃 〃
O
2 个 p－p σ 键
2
H O H 0
选修3高考考点点点过：4.分子的立体结构(含解析)
【考点归纳】1.价层电子对互斥理论与分子或离子立体构型判断（1）σ键的电子对数的确定，由分子式确定σ键电子对数。
例如，H 2O 中的中心原子为O ，O 有2对σ键电子对；NH 3中的中心原子为N ，N 有3对σ键电子对。
（2）确定中心原子上的价层电子对数，a 为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b 为电荷数，x 为非中心原子的原子个数。
如SO 2的中心原子为S ，S 的价电子数为6(即S 的最外层电子数为6)，则a ＝6；与中心原子S 结合的O 的个数为2，则x ＝2；与中心原子结合的O 最多能接受的电子数为2，则b ＝2。
所以，SO 2中的中心原子S 上的孤电子对数＝12×(6－2×2)＝1。
（3）确定价层电子对的立体构型，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。
（4）分子立体构型的确定，价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。
根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
[易错提醒]价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对，当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。
如：中心原子采取sp 3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形(如CH 4)，也可以为三角锥形(如NH 3)，也可以为V 形(如H 2O)。
价层电子对互斥理论能预测分子的立体构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的立体构型。
两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。
2.杂化轨道理论与中心原子的杂化类型判断(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断，若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp 3杂化；若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp 2杂化；若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp 杂化。
第二节 分子的立体结构
BeCl2的成键情况
2p 2p
2p
sp杂化
Be：
2s
激发 2s
sp
Cl
Be
Cl
Cl
我们知道乙炔的结构式为
Be
Cl
乙炔的结构式：
H
C
C
H
每个碳原子的另一个 sp轨道则各与一个氢原子的 1s轨道重叠形成一个 sp-s б 键 p轨道则与另一个碳原子的两个未 杂化的 p以肩并肩的形式重叠形成两个 πsp-sp 键。б 键，每个碳原子相互垂直未杂化的 两个碳原子的 也与两个 sp杂化轨道垂直的 sp杂化轨道重叠形成一个 p轨道。 乙炔分子中每个碳原子都与 CO2 分子中碳原子一样采取 sp杂化形成两个在一条直线上的 sp杂化轨道，并留下两个相互
价层 电子对数 VSEPR 模型 VSEPR 直线形 模型名称 中心原子杂 化轨道类型 典型例子
2
sp
CO2
原子轨道以哪种方式杂化能得到两个在一条直线上的杂化轨道呢？ 形成的分子，两个原子形成的分子一定是直线形的。所以价层电子对为 2时，不可能有孤电子对，只能是两个 б 键 原子轨道以哪种方式杂化能得到四个指向四面体四个形顶点的杂化轨道呢？ 很好。价层电子对为 价层电子对数为 2时，可不可能含有孤电子对呢？为什么？ 2时，一定不会有孤电子对，若有一对孤电子对，另外就只有一个 б 键，也就只能有两个原子 原子轨道以哪种方式杂化能得到三个伸向平面三角形顶点的杂化轨道呢？
第二节 分子的立体构型
二、确实分子立体构型的理论 2、杂化轨道理论 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
价层 电子对 VSEPR 模型 VSEPR 直线形 模型名称 中心原子杂 化轨道类型 典型例子
2
3
化学 分子的立体结构
杂化轨道与形成它的原子轨道形状不同，但成键能力强。
杂化轨道与形成它的原子轨道的总数一样。
由1个s轨道和3个p轨道杂化成的轨道称为sp3杂化轨道。 共4个轨道。 由1个s轨道和2个p轨道杂化成的轨道称为sp2杂化轨道。 共3个轨道。 由1个s轨道和1个p轨道杂化成的轨道称为sp杂化轨道。 共2 个轨道。
杂化类型与价层电子对数相关。
σ键 孤 价层 VSEPR 立体构型 杂化 电子对 电子对 电子对 模型名称 名称 轨道类型
BO2-
2
0
NO2- 2
1
ClO2- 2
2
NO3- 3
0
SO32-
3
1
NH4+ 4
0
2
直线形 直线形 sp杂化
3 平面三角形 V形 sp2杂化
4 正四面体形 V形 sp3杂化
3 平面三角形平面三角形 sp2杂化
Cu(OH)2＋4NH3·H2O＝Cu(NH3)42+＋2OH-＋4H2O
析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O
深蓝色是由于存在[Cu(NH3)4]2+
Cu(NH3)42+的构造如下：
↓NH3
2+
H3N→C↑u←NH3
NH3
实验2-3
向盛有氯化铁溶液的试管中滴加1滴硫氰化钾〔KSCN〕 溶液，观察并记录现象。
σ键电子对＝中心原子所连原子数
孤电子对＝
1 2
(a－xb)
a为中心原子的价电子数；
x为中心原子结合的原子数；
分子立体构型、结构与种类
CH3OH
资料卡片： 形形色色的分子 C60
C20
C40 分子的立体构型、结构和种类
C70
分子的立体构型、结构和种类
分子的立体构型、结构和种类
思考:
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？
分子的立体构型、结构和种类
直线形 V形
二、价层电子对互斥理论（VSEPR）－ 预测分子的立体结构
价层电子对数
2
3
4
VSEPR模型
直线形 平面三角形
四面体形
5
三角双锥形
6
正八面体形
分子的立体构型、结构和种类
n
2
3
4
价
电
直线 平面三 正四面体
子 对
180 角形 109°28′
0
1200
空
间
M
构
M
M
型
分子的立体构型、结构和种类
（1）如果中心原子无孤电子对，则分子立体
构型与VSEPR模型相同
ABn（n为B原子数） 分子立体构 价层电子对数 型（VSEPR同）
三氟化硼、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根 离子、甲烷、铵根离子、五氯化磷、六氟化硫
分子的立体构型、结构和种类
4.价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 基本要点
分子（或离子）的中心原子周围的价 电子对的几何构型，主要取决于价电 子对数，价电子对尽量远离，使它们 之间斥力最小。
分子的立体构型、结构和种类
2p
sp
两个sp杂化轨道
分子的立体构型、结构和种类
sp杂化轨道的形成过程
z
z
180°
z
z
y
y
分子的立体构型(VSEPR)
第二节 分子的立体结构
共价键
复习回顾
σ键 成键方式 “头碰头”,呈轴对称
π键 成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称
键参数
键能
衡量化学键稳定性
键长 键角 描述分子的立体结构的重要因素
一、形形色色的分子
思考:在O2、HCl这样 的双原子分子中存在
分子的立体结构问题
吗？何谓“分子的立
三原子分子
分子 的立 四原子分子 体结
构
直线 形，如CO2 V 形，如H20
平面三角 形，如HCHO、BF3
三角锥 形，如NH3
五原子分子——— 最常见的是正四面体形，如CH4
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？
直线形 V形
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空 间结构也不同，什么原因？
体结构”？
O2
HCl
H2O
CO2
所谓“分子的立体结 构”指多原子构成的 共价分子中的原子的 空间关系问题。
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P4
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
分子的立体结构是怎样测定的？
测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。
型
分子的立体结 构模型
分子 的空
间构 型
CO2
20
2
直线形
直线形
SO2
21
3
SO3
30
3
PCl3
31
4
H2S
22
4
高二化学分子的立体结构知识精讲 苏教版
高二化学分子的立体结构知识精讲苏教版一. 本周教学内容：分子的立体结构二. 教学目标：1、认识共价分子的多样性和复杂性和价层电子对互斥模型，能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；2、了解杂化轨道理论的要点，能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；3、了解配位键、配位化合物的概念，掌握配位键、配位化合物的表示方法。
三. 教学重点、难点：能用VSEPR模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。
四. 教学过程：（一）价层电子对互斥模型（VSEPR models）把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
如CO2、CH2O、CH4等分子中的C另一类是中心原子上有孤对电子．．．．（未用于形成共价键的电子对．．．．．．．．．．．．）的分子。
如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
因而H2O分子呈V 形，NH3分子呈三角锥形。
说明：1、理论模型：分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。
2、运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的空间构型，但要注意判断其价层电子对数，对ABn型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为：n＝2m ⨯+数每个配原子提供的电子中心原子的价电子数3、在确定中心原子的价层电子对数时应注意如下规定：①作为配体原子，卤素原子和氢原子提供一个电子，氧族元素的原子不提供电子；②作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算；③对于复杂离子，在计算价层电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数；④计算电子对数时，若剩余1个电子，也当作1对电子处理，双键、叁键等多重键作为1对电子看待。
4、价电子之间的斥力：①电子对之间的夹角越小，排斥力越大；②由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间的斥力大小顺序如下：孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子＞成键电子－成键电子③由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小顺序为：三键＞双键＞单键。
(完整版)分子立体结构
学生阅读P37-39页，分组讨论完成学案， 然后总结中心原子孤电子对数、价层电子对 数的计算方法。
3、如何确定价层电子对数
以ABn型分子为例
中心原子：A 价层电子对= σ键电子对+中心原子的孤电子对 σ键电子对=n 中心原子的孤电子对=(a-xb ±离子电荷数)/2
阳离子应减去电荷数，阴离子应加上电荷数 a:中心原子价电子数 X：中心原子结合的原子数（即ABn中的 n) b=8-该原子的价电子数（氢为1）（注意是B原子的）
2、分子的立体结构—— 成键电子对间的空间构型
（1）中心原子价电子全部用于成键时：
电子对的空间构型和分子的立体结构相同 例1：BeCl2
电子对的空间构型为直线型 分子的立体结构为直线型
2、分子的立体结构—— 平面三角形
分子的立体结构为平面三角形
2
2、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子 式、结构式及分子的空间结构：
分子
电子式 结构式
:: -O:: = :: -
:: : :
CO2
:O::C::O: O=C=O
H2O
H :O :H
H-O-H
NH3
H:N :H H
H-N-H H
CH2O
H:C :H O
H-C-H
CHH4 H:C :H
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？
直线形
V形
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分 子的的空间结构也不同，什么原因？
平面 三角形
三角锥形
探究与讨论：
1、写出H、C、N、O等原子的电子式：
原子
H
C
N
电子式
H·
分子的立体结构
银氨溶液的配制 AgOH↓ Ag++ NH3·H2O = AgOH↓+ NH4+ 白色沉淀 AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]++ OH-+2H2O 二氨合银离子 Fe3+的检验 Fe3+ + SCN- = [Fe(SCN) ]2+ 血红色 黄色 (n=1Fe3+ + nSCN- = [Fe(SCN)n ]3-n (n=1-6) 冰晶石(六氟合铝酸钠) 冰晶石(六氟合铝酸钠)：Na3[AlF6] 黄血盐： 黄血盐：K4[Fe(CN)6] 赤盐： 赤盐：K３[Fe(CN)6]
金属阳离子/ 金属阳离子/过渡金属原 子/高价态非金属元素
中心原子/离子 中心原子/
注意： 注意：配位共价键和正常共价键只是在形成过程上 存在不同，一旦形成之后两者是完全等价的。 存在不同，一旦形成之后两者是完全等价的。
配位物：通常把金属离子（或原子）与某些分子或 配位物：通常把金属离子（或原子） 离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物， 离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物， 简称配合物。 简称配合物。 常见的配合物： 常见的配合物： [Cu(H2O)4]2+ 四水合铜离子 2+ H 2O ↓ H2O→Cu←OH2 ↑ H 2O 天蓝色
马桥中学
刘于侯
一、形形色色的分子 化学式 CO2 结构式 比例模型 球棍模型 立体构型 直线形
H2O
V形 形
CH2OLeabharlann 三角形化学式 NH3
结构式
比例模型
球棍模型
立体构型 三角锥形
CH4 正四面体 C2H4 平面四边 形 思考：根据以上分子的立体构型，推测CS 思考：根据以上分子的立体构型，推测CS2、H2S、PH3、 PCl3、 CCl4 、SiH4、 COCl2分子的立体构型。 分子的立体构型。
第二节 分子的立体结构
SO2 O
S O
S
V形 O
O
思考与交流
化学式
结构式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVSEPR
分子或离子 的立体结构
BF3
F B
F F
F B F 平面 三角形
F
小结： NH3 H H3O＋ H O H
＋
孤对电子
+ O
H
H
三角锥形
H
中心原子周围的原子与孤对电子的对 数加起来为4，它们形成四面体结构，一 对孤对电子占据一个顶点。 在共价分子中，如果中心原子化合价的绝 对值等于其最外层电子数，则一般无孤对电子。
CH4 CCl4 SiH4
价层电子对互斥理论
电子 成键 对数 对数 2 2 3 孤对电 电子对空 子数 间构型 0 直线 0 1 0 1 2 四面体 三角形 分子空间 构型 直线 三角形 V形 四面体 三角锥 V形 实例 BeCl2
BF3
SnCl2 CH4 NH3 H2O
3
2 4
4
3 2
（2） 中心原子周围的原子与孤对电子的 对数加起来为4，它们形成四面体结构，一 对孤对电子占据一个顶点。 2、杂化轨道的基本要点
NH3
N H H H
107°
3、五原子分子的可能立体结构更多，
最常见的是正四面体形
化学式 结构式 键角 分子立体 结构模型
CH4
109°28′
4、形形色色的分子
这种立体结构，是由 二、价层电子对互斥模型（VSEPR） 于分子中的价电子对 这种模型把分子分成以下两大类： 互相排斥的结果。
（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键，它 们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测
ABn
分子的立体构型
［知识要点］一、常见多原子分子的立体结构：（原子数目相同的分子的立体结构不一定相同）CH4 NH3 CH2O CO HbO原子数目化学式分子结构键角中心原子3CO直线形180°无孤对电子fO V形105°有孤对电子4CHO平面三角形120°无孤对电子NH三角锥形107°有孤对电子5CH正四面体形109° 28' 无孤对电子【小结】同为三原子分子或四原子分子，分子的空间构型不同。
所以多原子分子的立体结构不但与所连原子数目有关，还与其他因素（比如中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目）有关二、价层电子对互斥模型：（用中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目，预测分子的立体结构）价层电子对互斥模型认为分子的立体结构是由于分子中的价电子对（成键电子对和孤对电子对）相互排斥的结果。
中心原子价层电子对（包括成键电子对和未成键的孤对电子对）的互相排斥作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型这种模型把分子分为两类：1、中心原子上的价电子都用于形成共价键（中心原子无孤对电子）中心原子无孤对电子，分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥，且作用力相同，分子的空间构型以中心原子为中心呈对称分布。
如CO、CHO CH、HCN等分子。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测：ABn立体结构范例n=2直线形COn=3平面三角形CHOn=4正四面体形CH42、中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。
中心原子上有孤对电子，分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥、成键电子对与孤对电子对间的相互排斥、孤对电子对与孤对电子对间的相互排斥。
孤对电子要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子呈现不同的立体构型如H2O和NH,中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，中心原子周围的S键+孤对电子数=4,所以NH与H2O的VSEPF理想模型都是四面体形。
分子立体结构
C6H6
CH3COOH
资料卡片： 形形色色的分子 C60
C20
C40
C70
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
（指导阅读P37）
早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得 出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测 定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时 的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某 些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个 化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出 分子的立体结构。
孤电子对数为0 ， σ键电子对数4 价层电子对数为4
2）VSEPR 模型
3）实际的 立体构型
代表物
电子式
中心原子 σ键电 价层电 孤对电子 子对数 子对数
对数
: : : : :O: :
CO2 VSEP:OR ::模C::型O:：直线形0 分子立体2 构型：直2 线形
H2O VSEHPR:O模:H型：四面体2 分子立2体构型：4V形
果
2）价层电子对指分子中的中心原子上的电子对， 包括σ键电子对和中心原子上的孤电子。对
价层电子对数 =δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数
• δ键个数 = 与中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对个数 =½ （a-xb)
a: 中心原子的最外层电子数
(对于阳离子：a为中心原子的 最外层电子数减 去离子的电荷数；对于阴离子： a为中心原子 的最外层电子数加上离子的电荷数） x 为与中心原子结合的原子数 b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 (H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）
分子的立体结构
2、用价层电子对互斥理论推测下列分子的空 间构型： （1）BeCl2 (2)NH3 (3)H2O (4)PCl3 (1)直线形（2）三角锥形（3）V形（4）三角形
3、在BF3、BeF3分子中B、Be原子各用哪几个 原子轨道杂化？形成什么类型的杂化轨道？
B原子参与杂化的原子轨道是一个2s和两个2p, 形成三个sp2杂化轨道；Be原子参与杂化的原子 轨道是一个2s和一个2p，形成两个sp杂化轨道。
sp杂化
sp2杂化
sp杂化和sp2杂化
sp3杂化
5、几种常见分子的中心原子的杂化轨道 类型 sp杂化： BeCl2、CO2 sp2杂化： CH2O、SO2 sp3杂化： NH3、NH4-、H2O
6、杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与 成键的孤对电子，未参与杂化的p轨道，可用于 形成键。
1、配位键：
在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键 是由水分子提供孤对电子对给予铜离子，铜离子接 受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予与 接受键”被称为配位键。
2、配位化合物： 金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为 配位体）以配位键结合形成的化合物。
向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水， 首先形成难溶物，继续添加氨水难溶物 溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入 极性较小的溶剂（如乙醇），将析出深 蓝色晶体。
2、鲍林的“杂化轨道”理论的主要内容是：
当原子形成分子时，它的电子轨道因为受到 其它原子的影响会有所改变，可以把原来的 不同轨道混合起来，组成新的轨道，使其成 键能力增强，从而使所形成的分子更稳定。
3、杂化轨道的过程
杂化轨道认为在形成分子时，通常在激发、杂化和 轨道重叠等过程。如CH4分子的形成过程：碳原子 2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这 个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全 相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来， 形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，然后 4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化 轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳 原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形 成4个相同的键，从而形成CH4分子。由于C－H键 完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键 角是109°28’。
分子的立体结构(杂化轨道理论)
01
02
03
04
sp杂化
一个s轨道和一个p轨道杂化 ，形成两个sp杂化轨道，形
状为直线型。
sp2杂化
一个s轨道和两个p轨道杂化 ，形成三个sp2杂化轨道，形
状为平面三角形。
sp3杂化
一个s轨道和三个p轨道杂化 ，形成四个sp3杂化轨道，形
状为正四面体型。
其他杂化类型
如dsp2、d2sp3等，涉及d轨 道的参与，形成更复杂的分子
指导新材料的设计和合成
通过研究杂化轨道理论，可以深入了解 分子中原子间的相互作用和电子排布规 律，从而揭示分子立体结构的本质。
通过调控分子的立体结构，可以设计 和合成具有特定功能的新材料，如催 化剂、药物、光电材料等。
预测和解释分子的性质
基于杂化轨道理论，可以预测和解释 分子的几何构型、键长、键角以及分 子的物理和化学性质。
预测反应活性
通过了解分子的电子云分布和键能，可以预测分子在化学反应中的 活性和选择性。
指导新材料设计
杂化轨道理论为设计具有特定功能和性质的新材料提供了理论指导。
研究成果与不足
成果
杂化轨道理论在解释和预测分子 的立体结构方面取得了显著成果 ，成功应用于多种有机和无机化 合物的结构和性质研究。
不足
对于某些复杂体系，如过渡金属 化合物和生物大分子，杂化轨道 理论的解释力有限，需要进一步 完善和发展。
分子的立体结构杂化轨道理论
contents
目录
• 引言 • 杂化轨道理论基础 • 分子的立体构型与杂化轨道 • 杂化轨道理论与化学键性质 • 杂化轨道理论与化学反应性 • 总结与展望
01 引言
分子的立体结构概述
分子立体结构的定义
(完整版)分子的立体构型(第一课时)
CO2
_0_
_2_
_2_
直__线__形___ 直__线__形__
ClO－
_3_
_1_
4__ _四__面__体__形__ 直__线__形__
HCN
_0_
_2_
_2_
__直__线__形_ _直__线__形_
CH≡CH
_直__线__形_
【方法技巧】确定空间构型的流程：σ 键电子对数＋孤电 子对数＝价层电子对数――价―层―电―子―对――互―斥―理―论―→VSEPR 模
价层子 对数目
电子对 的空间
构型
成键电 孤电子 子对数 对数
电子对的 排列方式
分子的 立体构 型
实例
2
直线形
2
0
直线形 CO2、 BeCl2
30 3 三角形
21
40 四面 4 体形 3 1
22
平面三角形 BF3、BCl3
V形
SnBr2、PbCl2
正四面体形 CH4、CCl4
三角锥形
NH3、NF3
V形
键角越小。
2.利用价层电子对互斥理论确定分子立体构型的方法 (1)价层电子对数的确定方法 中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。
①σ键电子对数的确定 由__分__子__式_确定σ键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O 有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对数的确定
_V__形__
平面三角
2.四原子分子：大多数采取__________形和 __三__角_锥___形两种立体构型。例如：
化学式 电子式
结构式
分子的立体
键角
立体构型
高三化学一轮复习——分子的立体构型知识精讲
高三化学一轮复习——分子的立体构型知识精讲知识梳理1．价层电子对互斥理论(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。
②孤对电子的排斥力较大，孤对电子越多，排斥力越强，键角越小。
(2)①价层电子对互斥理论与分子立体构型用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b 是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。
②示例分析电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形CO2330三角形平面三角形BF3 21V形SO2440四面体形正四面体形CH4 31三角锥形NH3 22V形H2O2.杂化轨道理论(1)当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。
杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。
(2)杂化轨道的三种类型与分子空间结构杂化类型杂化轨道数目杂化轨道空间构型实例间夹角sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109.5°正四面体形CH43.配位键和配合物(1)配位键①孤电子对：分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。
②配位键：由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。
③配位键的表示方法：如A→B：A表示提供孤对电子的原子，B表示接受孤对电子的原子。
(2)配位化合物①概念：由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。
②组成③形成条件。
[考在课外]教材延伸判断正误(1)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。
(√)(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构(×)(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。
分子的立体构型
一、形形色色的分子 化学式 原子数 结构式 CO2 H2O
CH2O NH3 CH4
键角
分子构型
3
3 4 4 5
O
C
O
180° 105°
直线形 V形
O H
O C H
H
H
120°平面三角形 107° 三角锥形 109° 正四面体 28′
N H H H
电子对之间的斥力：孤—孤＞孤—共＞共—共
②对于离子，加上阴离子电荷数 减去阳离子电荷数 NH4
+
5 + 1×4 -1 =4 2 4 + 0×3 +2 =3 2 5 + 0×3 +1 =3 2
H3O+ SO32NH2
-
CO32-
6 + 1×3 -1 =4 2 6 + 0×3 +2 =4 2
NO3
-
5 + 0×3 +1 =3 2
③双键、三键等多重键作为1对电子看待 HCN HCHO 2对 3对
O
C
O
π π C原子发生sp杂化生成了两个sp轨道分别与两个O原子 的一个p轨道形成两个σ键； C原子剩余的两个p轨道分 别与两个O原子剩余的1个p轨道形成两个π键。
3.注意 杂化轨道用于形成σ键或容纳孤电子对 未参与杂化的轨道用于形成π键 讨论：苯分子结构 6个碳原子皆采取sp2杂化，形成三条杂化轨道，其 中一条杂化轨道与H原子结合形成σ键，另外两条杂 化轨道和相邻的两个碳原子结合形成两个σ键，组成 了一个平面正六角形的骨架。
H2O
水分子中的O原子提供孤对电 子对给予铜离子（铜离子提 供空轨道），铜离子接受水 分子的孤对电子。
化学分子的立体结构
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O =S =O
F
B
F
F
疑问？
1、C的价电子中只有两个未成对电子，为什么CH4 分子中C形成四个共价键？
2、H2O分子中O－H键的键角为什么是104.5°(
实验测得)?
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三、杂化轨道理论 －解释分子的立体结构
Pauling在价键理论基础上提出了“杂化”假设，补充 了价键理论的不足。 （一）杂化理论要点：
（二）杂化类型
2、sp杂化：同一原子中1个s轨道与1个p轨道杂 化形成2个sp杂化轨道。
例： 4Be
2p 2s
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sp杂化
2p sp
两个SP杂化轨道
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BeCl2分子的形成：
Cl
-
+
Be
+ -- +
Cl
+
-
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-
+ -- +
-
BeCl2
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P40，思考与交流
用杂化轨道理论探究HCN分子和甲醛分子的结构
及分子中的共价键。 1.写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式.
2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结
构进行预测
3.写出HCN分子和CH2O分子中心原子的杂化类型 4.分析HCN分子和CH2O分子中的∏键
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小 结
1、认识形形色色的分子。
2、用VSEPR模型对简单分子的道理论对简单分子的立体结 构进行解释，并能分析简单分子中的共价键 类型。
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碳原子轨道 杂化方式 分子形状特 点
sp2
正四面体
平面结构
直线型
平面结构
不同类型杂化轨道的成键能力大小顺序如下：sp<sp2<sp3
Sp2杂化
C2 H 4
乙炔的成键
大π 键
C6H6
Sp2杂化
根据以下事实总结：如何判断一个化合物 的中心原子的杂化类型？
sp3
C－ C
sp2
C＝ C
sp
C≡ C
1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁 键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp 杂化；如果有 1 个双键则其中有 1 个 π 键，形成的是 sp2 杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。
（第二课时）
复习回顾
价层电子子对互斥理论（VSEPR）----------分子中 的价电子对（成键电子对和孤对电子）由于相互 排斥，尽可能趋于彼此远离，形成单键的价电子 对，在空间尽可能取对称结构，使电子对斥力最 小。
中心原子 中心原子 分子 代表物 类型 结合的原子数 AB2 无孤对电子 AB3 AB4 AB2 有孤对电子 AB3 2 CO2 空间构型
3 4 2 3
直线形 CH2O 平面三角形 正四面体 CH4 V形 H2O NH3 三角锥形
路易斯结构式
分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和 未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”， 用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮 分子的路易斯结构式可以表示为：
H H .. O .. H H .. N H H H C H C .. O .. .. .O . H . .N . N.
杂化后的轨道如果能量相等，成分和形状完全相同， 仅空间方位不同，这样的杂化方式叫等性杂化，；反之， 则为不等性杂化。等性杂化轨道中参与杂化的n个原子轨道各贡献1/n的成分。
NH3： 7N 1s22s22p3
杂 2s 2p 化 sp3
不等性sp3杂化轨道空间构型
空间构型： 三角锥形，键角：107.18 º
D
例2：对SO2与CO2说法正确的是( ) 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
例题3：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示 键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出 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)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O 解析： .. .. .. (1) PCI3： CI . . P CI .. CI .. .. CI (2)BCl3 ： . . B . . CI Cl .. .. SP3 三角锥形 ..
BeCl2分子形成
2s 2p 激发 Be基态 2s
2p 杂化 激发态 直线形
sp杂化态 直线形
180
Cl
Be
Cl
键合 化合态
sp杂化轨道的形成过程
z z
180°
z
z
y x x
y x
y x
y
Cl
B e
Cl
有机分子
CH4 CCl4 sp3
CH2=CH2
CH≡CH
BF3
sp2
BeCl2
sp
C 6 H6
109°28’
′
H
正四面体形
sp3杂化轨道的形成过程
推广：原子形成分子时，同一个 原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨 道称为 sp3 杂化轨道。特点是每个sp3杂
化轨道都含有1/4s和3/4p的成分，空间夹 角为109°28‘，空间构型为四面体形
H
109 28 H´
激发
2s
2p
正三角形
激发态
B的基态 F
sp2 杂化态
B F
120°
F
sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
y x x
y x
y x
y
Cl B 120 °
sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨 道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
特点是每个sp杂化轨道含有1/2s和1/2p成分，sp杂化轨道间的 夹角为180°，呈直线型，例如气态的BeF2分子的结构。
C
2s
2px
2py
2pz
2sБайду номын сангаас
2px
2py
2pz
键长、键能相同，键角相同为109°28′？
三、杂化轨道理论简介
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
原子形成分子时，同一原子中能量相近的不同类型的 原子轨在成键过程中混合组成新的原子轨道
2s
2p
激发
2s
2p
正四面体形
C的基态
激发态
sp3 杂化态
H H C H
2 ．用 VSEPR 模型对 HCN 分子和 CH2O分子的立体结构 平面三角形 进行预测。 直线形 3 ．写出 HCN 分子和 CH2O 分子的中心原子的杂化类型。
4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。
sp杂化
sp2杂化
2个π键
1个π键
例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
C H
z
H
z
z
z 109°28′ y y x x
y x x
y
sp2 杂化
同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行 杂化组合为 sp2 杂化轨道。特点是每个sp2杂化轨道都含有
1/3s和2/3p的成分。sp2 杂化轨道间的夹角是120
°，分
子的几何构型为平面正三角形。
BF3分子形成
2s 2p
2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤对 电子占据1个杂化轨道。（无孤对电子参与的杂化是等 性杂化，有孤对电子参与的杂化是不等性杂化）
一般方法
注意：
有几条原子轨道参与杂化就形成几条杂化轨道。 杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理。
杂化轨道成键满足化学键之间的最小排斥原理。
等性杂化、不等性杂化
CO2 CH2O CH4
杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构
0+2=2 0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 2+2=4 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 直线形 平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形 V形
SO2 NH3 H2 O
1、写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式。
不等性sp3杂化
例 H2O
不等性sp3杂化
O
2s
2p
不等性sp3
折线(V)形
104 45’
18
★注意： 杂化轨道所用原子轨道的能量要相近， 且杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤对电子， 剩余的p轨道还可形成∏键。
杂化轨道数= 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
结合上述信息完成下表： 代表物