分子空间构型1

价层电子对互斥模型又称VSEPR模型， 可用来预测分子的立体结构
σ键电子对数等于中心原子结合的原子数。
ABn
中心原子上的孤电子对数的确定方法：
中心原子上的孤电子对数=1/2（a-xb） （a为中心原子的价电子数，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。）
对于阳离子来说，a为中心原子的价电 子数减去离子的电荷数。
对于阴离子来说，a为中心原子的价电 子数加上离子的电荷数。
练习
熟悉的分子可不用计算
判断下列微粒的价层电子对数。
（1）CH4 H2O （2）CO2 SO2 （3）CCl4 H3O+ （4）CO32- PCl5 （5）NO3- SO42-
NH3 BF3 NH4+ NO2__ SF6
444 233 444 353 346
分子 的空 间构 型
直线形
直线形
H2O
22
NH3
31
CH2O 3 0
CH4
40
四面体 四面体 平面三角形 正四面体
Ｖ形
三角 锥形 平面 三角形
正四 面体
分子或离子 结构式
VSEPR模型 分子或离子的立体结构
HCN H C N
NH4 + H3O+
H+
HNH H
H+
O
H
H
SO2 BF3
O =S =O
F
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂 化轨道理论
三、杂化轨道理论简介----鲍林
1、杂化：杂化是指在形成分子时，由于原子的 相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道 混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这 种重新组合的过程叫做杂化，所形成的新的轨 道称为杂化轨道。 2、杂化的过程：杂化轨道理论认为原子在形成 分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过 程。
4、价层电子对数：5 三角双锥
PCl5 SF4
ClF3
I3-
三角双锥 变形四面体 T 形
直线形
5、价层电子对数：6
SF6
IF5
八面体
IC
l
4
八面体
四方锥形
平面正方形
项目
ABn型
中心 原子
分子 所含
( n值)
孤对 电子
分子式
对数
CO2
20
VSEPR模型
价层电 子对的 空间构
型
分子的立体 结构模型
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
所谓“分子的立体构型”指多原子构成 的共价分子中的原子的空间关系问题。
在O2、HCl这样的双原子分子中不存在 分子的立体结构问题。
O2
HCl
一、形形色色的分子
H2O
CO2
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P4
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
H:O:H H:N :H H
H-O-H H-N-H H
V 形 三角锥形
-
::
..
=
CH2O
H. . . . H C O. .
O H-C-H
平面三角形
.. ..
:: --
CH4
H H:C :H
H H H-C-H
H
正四面体
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
2p 激发
2p 杂化
2s
2s
sp3
C原子sp3杂化轨道形成过程
为了四个杂化轨 道在空间尽可能 远离，使轨道间 的排斥最小，4 个杂化轨道的伸 展方向分别指向 正四面体的四个 顶点。
例：CO2
2、价层电子对数：3 平面三角形
分子类型： AB3
例：BF3
CH2O
3、价层电子对数：4
分子类型
AB4
正四面体 例;CH4
4、价层电子对数：5 双三角锥
5、价层电子对数：6 八面体
• 中心原子上存在孤对电子的分子：
• 先由价层电子对数得出价层 电子对互斥模型，然后略去 孤对电子在价层电子对互斥 模型占有的空间，剩下的就 是分子的立体结构。
无孤对电子 CH2O
3
CH4
4
分子 类型
AB2 AB3 AB4
空间构型 直线形
平面三角形 正四面体
有孤对电子 H2O
2
AB2
V形
NH3
3
AB3 三角锥形
中心原子的σ电子对和孤对电 子对会影响分子的空间构型.
σ电子对和孤对电子统称价层 电子对（分子中心原子上得 电子对）
二、价层电子对互斥理论
价层电子对相互排斥的结果决定了 分子的立体结构
2、根据价键理论，甲烷形成四个C-H键都 应该是σ键，然而C原子最外层的四个电子分别2 个在球形2S轨道、2个在相互垂直2P轨道上， 用它们跟4个氢原子的1S原子轨道重叠，不可能 形成四面体构型的甲烷分子
如何解决上列一对矛盾？
值得注意的是价层电子对互斥模 型只能解释化合物分子的空间构形， 却无法解释许多深层次的问题。
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
科学视野 分子立体构型的测定
• 测分子立体结构：红外光谱仪→吸收峰→ 分析
写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分 子的电子式、结构式及分子的空间构型：
分子 电子式
结构式
分子的空 间构型
: :
CO2
:O::C::O: O=C=O
直线形
::
H2O NH3
B
F
F
化学式
HCN
SO2 NH2－ BF3 H3O+ SiCl4 CHCl3 NH4+
应用反馈:
中心原子 孤对电子数
0 1 2 0
1 0 0 0
中心原子的 价电子对数
2 2 2 3 3 4 4 4
空间构型
直线形 V形 V形
平面三角形 三角锥形 正四面体 四面体 正四面体
思考与交流
1、甲烷分子呈正四面体结构，它的四个 C-H键的键长相同，键角都是109°28 ′，四 个C-H键的性质完全相同
价层电子对互斥 （VSEPR）模型：
电子对数
目与立体 2
结构
3
4
电子对数
目与立体
5
6
结构
价层电子对互斥 （VSEPR）模型：
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
中心原子上无孤对电子的分子： VSEPR模型就是其分子的立体结构。
1、价层电子对数：2 直线型
分子类型： AB2
1、价层电子对数：2 直线型
分子类型： AB2
CO2
2、价层电子对数：3 平面三角形 分子类型： AB3
CH2O
BF3
3、价层电子对数：4 正四面体
CH4 分子类型 AB4
பைடு நூலகம்
NH3 AB3
H2O AB2
正四面体
三角锥形
角形
成键电
子对数 4
3
2
孤对电 子对数 0
1
2
NH3 的空间构型
H 2 O 的空间构型
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
分析CO2 、 H2O、NH3 、CH2O、 CH4电子式的中心原子价层电子的 成对情况。
(成σ键电子对和孤对电子)
小结: 孤对电子对分子立体结构影响较大。
中心原子 中心原子 代表物 结合的原子数
CO2
2