路易斯电子配对杂化价层精讲
第二章Lewis结构与共振论
分子的静电荷=+1
(c) SO42
1 S：6－[0+ 2 ×8]=2 1 O：6－[6+ 2 ×2]=－1
O O S O O
O
所以
2
O S O O
2+
二、Lewis结构式的书写程序及优势结构 以NO2的Lewis结构为例 1、计算价电子总数 NO2=5+2×6=17 2、写出原子实符号，填入电子数
i. sp3--- CH4 (methane)
C(6e) 2p 化合价 valence shell(4e) 2s promotion sp3 hybridization excited state energy: Es < Esp3 < Ep hybrid orbital
ground state
1、真实分子的能量低于所写出的任何一个共 振式的能量，最稳定的极限结构与共子振杂 化体的能量差称为共振能 2、等价共振式对杂化体的贡献也等价 3、稳定的共振式对杂化体的贡献也大 4、共价键数目越多的共振式越稳定
5、除特例外，拥有形式电荷数量最小的结构 最稳定 6、负电荷在电负性大的原子上，正电荷在电 负性小的原子上则较稳定 7、所有的原子都有完整的价电子层，则较稳定 8、同类化合物中，共振式较多的较为稳定
H2C
C H
CH2
•
H3C
•
C H
CH2
书写规则：
1、电子动，原子核位置不动
H 2 C C CH 2 H
H 2C C H
CH 2
2、所有共振式，必须符合Lewis结构式
H3C OH
3、共振式中必须具有相等的未成对电子数
H2C C CH2 H
价层电子对互斥模型+杂化轨道理论课件高二化学人教版(2019)选择性必修2
广东实验中学
主要环节：
一、问题导入：根据基态原子的价层电子轨道表示式，碳只有两个未成对 的2p电子，应形成CH2 ；即使电子跃迁形成4个未成对电子，为什么碳原子 与氢原子结合形成CH4正四面体结构，且分子的键长、键角均相同？
2p 2s
？
2p 2s
主要环节： 二、价层电子对互斥的理论解释： 1、由甲烷的VSEPR模型和分子空间结构可知，甲烷的中心原子C相当于形成4对价层电子对，它们在空间 中互斥的结果是正四面体形，如何构建中间过程解决共价键的饱和性、方向性的问题？
分子结构是可测定的
2、多样的分子空间结构 感受分子的空间结构
3、价层电子对互斥模型 预测分子的空间结构
4、杂化轨道理论简介 解释分子的空间结构
无机化学目录（高校教材） 1、价键理论（VB法） 2、杂化轨道理论 3、价层电子对互斥理论（VSEPR法） 4、分子轨道理论（MO法）
杂化轨道理论在解释和预见分子的空间构型是比较 成功的，但是一个分子究竟采取哪种类型的杂化轨道， 有些情况下是难以确定的。后来又发展来一种新的理 论叫价层电子对互斥理论，最初由西奇威克1940年提 出，60年代吉来斯必发展这一理论。
观看sp3杂化动画，总 杂化理论的含义与应 结杂化前后变与不变？ 用价值
学习sp、sp2杂化方式， 已知分子几何构型， 杂化理论与价层电子 才能确定中心原子的 对互斥理论有什么联 杂化类型 系？
证据 推理 与 模型 认知
预测ABx型分子空间结 熟练应用
构的一般思路？
VSEPR模型
如何通过物质的结构 式判断原子的杂化方 式？
四面体形 4
sp3
三角锥形
NH3
四面体形 4
sp3
四面体形 CH4、CCl4
化学高端培训课程：第三讲《杂化轨道理论》
杂化轨道理论一、原子轨道角度分布图S Px Py Pz dz2dx2-y2dxy dxz dyz二、共价键理论和分子结构㈠、共价键理论简介１、经典的化学键电子理论：1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。
他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。
柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。
路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent[kǝu`veilent]bond[bכnd])。
用黑点代表价电子（即最外层s，p轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。
为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。
原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[lǝun]pair[pεǝ]electron[i`lektrכn])。
Lewis结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。
评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。
局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外很多。
③、不能解释某些分子的性质。
含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。
２、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。
1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。
３、1928年－1932年，德国的洪特(F.Hund)和美国的马利肯(R.S.Mulliken)两位化学家提出分子轨道理论，简称MO理论。
马利肯(R.S.Mulliken)由于建立和发展分子轨道理论荣获得1966年诺贝尔化学奖。
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第5讲《分子结构》
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第5讲分子结构【竞赛要求】路易斯结构式（电子式）。
价层电子对互斥模型对简单分子（包括离子）几何构型的预测。
杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几何构型的解释。
共价键。
键长、键角、键能。
σ键和π键。
离域π键。
共轭（离域）的一般概念。
等电子体的一般概念。
分子轨道基本概念。
定域键键级。
分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的解释。
一维箱中粒子能级。
超分子基本概念。
【知识梳理】一、路易斯理论1、路易斯理论1916年，美国的 Lewis 提出共价键理论。
认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势（八隅律），求得本身的稳定。
而达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。
通过共用一对电子，每个H均成为 He 的电子构型，形成共价键。
2、路易斯结构式分子中还存在未用于形成共价键的非键合电子，又称孤对电子。
添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构式。
如：H∶H 或 H—H ∶N≡N∶ O=C=O C2H2（H—C≡C—H）有些分子可以写出几个式子（都满足8电子结构），如HOCN，可以写出如下三个式子：哪一个更合理？可根据结构式中各原子的“形式电荷”进行判断：q = n v－n L－n b式中，q为 n v为价电子数 n L为孤对电子数 n b为成键电子数。
q越接近于零，越稳定。
判断原则：所以，稳定性Ⅰ＞Ⅱ＞ⅢLewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了△X 比较小的元素之间原子的成键事实。
但Lewis 没有说明这种键的实质，适应性不强。
在解释BCl3, PCl5 等未达到稀有气体结构的分子时，遇到困难。
二、价键理论1927年，Heitler 和 London 用量子力学处理氢气分子H2，解决了两个氢原子之间化学键的本质问题，并将对 H2 的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子力学为基础的价键理论(V. B. 法)1、共价键的形成A 、B 两原子各有一个成单电子，当 A 、B 相互接近时，两电子以自旋相反的方式结成电子对，即两个电子所在的原子轨道能相互重叠，则体系能量降低，形成化学键，亦即一对电子则形成一个共价键。
2025年高考化学一轮复习基础知识讲义—价电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用(新高考通用)
2025年高考化学一轮复习基础知识讲义—价电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用（新高考通用）【必备知识】一、价层电子对互斥模型（VSEPR 模型）与空间构型价层电子对数23456VSEPR 构型直线形平面三角形四面体三角双锥正八面体杂化类型sp sp 2sp 3……孤对电子对数0112……空间构型直线形平面三角形V 形四面体三角锥V 形……二、杂化轨道理论1、概念：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干能量相近的原子轨道混合起来，重新组成与原轨道数相同的一组新轨道的过程。
（轨道形状发生改变，轨道数目不改变。
）①sp 杂化：由一个s 轨道和一个p 轨道杂化而成，杂化轨道夹角为108°，呈直线形。
②sp 2杂化：由一个s 轨道和两个p 轨道杂化而成，杂化轨道夹角为120°，呈平面三角形。
③sp 3杂化：由一个s 轨道和三个p 轨道杂化而成，杂化轨道夹角为109°28´，呈四面体形。
2、价电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数；中心原子的孤电子对数＝1/2(a-xb ±电荷)①a 表示中心原子的价电子数。
对于主族元素：a ＝原子的最外层电子数。
②x 表示与中心原子结合的原子数。
③b 表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，即化合价绝对值。
例1、完成下列表格AB nб键数孤对电子对数价电子对数中心原子杂化轨道类型空间构型SOCl 2中心原子为S 314sp 3三角锥形NH 4+404sp 3四面体SO 42-404sp 3四面体ClO 4-404sp 3四面体NH 3314sp 3三角锥形H2O224sp3V形SO3303sp2平面三角形BF3303sp2平面三角形SO2213sp2V形NO2213sp2V形CS2202sp直线形O3213sp2平面三角形例2、判断以下有机物中原子的杂化轨道类型。
(1)中氮原子的杂化方式，碳原子的杂化方式。
电子配对法(VB法)
价键理论离子键理论能很好地说明离子化合物的形成和性质，但不能说明由相同原子组成的单质分子（如H2、Cl2、N2等），也不能说明不同非金属元素结合生成的分子，如HCl、CO2、NH3等和大量的有机化合物分子形成的化学键本质。
1916年美国化学家路易斯（Lewis）为了说明分子的形成，提出了共价键理论，初步揭示了共价键与离子键的区别，随后的50年里共价键理论迅速发展。
1927年海特勒（Heitler）和伦敦(Londen)用量子力学的成就，阐明了共价键的本质，后来鲍林等人发展这一成果，建立了现代价键理论（Valencebond theory，缩写为VB）也称电子配对法和杂化轨道理论以及价层电子互斥理论。
1932年美国化学家密立根（Millilcan）和德国化学家洪特提出分子轨道理论（molecular-orbota，theory,缩写MO）。
价键法是从处理氢分子结构推广得来的；分子轨道法是用薛定谔方程处理氢分子离子H2+的结果为基础发展起来的。
它们在解释分子结构方面各有所长。
【路易斯的经典共价学说】路易斯认为分子中原子之间可以通过共享电子对而使每一个原子具有稳定的稀有气体结构。
原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键。
两个原子间共用一对电子的共价键称为单键，共用二对电子的称为双键，共用三对电子的称为叁键。
分子中两原子间共享电子对的数目叫键级，原子单独拥有的未成键的电子对称为孤对电子。
共价分子中两个成键原子的核间距称键长。
化学键结合的强弱用键能表示。
下面所表达的电子结构统称为Lewis结构。
路易斯结构式的写法规则又称八隅体规则（即8电子结构）。
至今简单分子的Lewis结构式仍为化学家采用。
其写法规则归纳如下：①、根据分子式或离子式计算出总的价电子数目。
多原子阴离子的价电子总数为各原子的价电子数之和再加上负电荷数；多原子阳离子则必须从各原子的价电子数之和减去阳离子电荷数；②、画出分子或离子的骨架，用单键将原子连接起来。
分子结构
价 电 子 对 数 目 与 分 子 构 型
球形对称模型
ClF3
Chlorinetrifluoride,ClF3 Lewisstructure: Centralatomchlorine Valenceelectronsoncentralatom7 3Fatomseachcontribute1electron:3 Total10 Divideby2togiveelectronpairs5 5electronpairs:trigonalbipyramidalgeomet ryforthefiveshapedeterminingelectronpairs
经典共价键理论经典共价键理论-LewisStructure 八隅律) (八隅律)
1916年,美国化学家路易斯(G.N.Lewis)提出:分子中每个原子应具有稳定的稀有 气体原子的电子层结构.这种稳定结构通过原子间共用一对或若干对电子来实现. 这种分子中原子间通过共用电子对结合而成的化学键称为共价键.
Cl P Cl Cl O
,这种Lewis结构式中P原子周围有8个价电子. 但P原子周围可以有10个价电子,∴no′=10+4×8=42 ns′/2=(4232)/2=5∴Lewis结构式为:
Cl Cl P O Cl
,每个原子QF都为零 ∴P-Cl键级=1,P-O键级=3/2～2
分子和离子的形状分子和离子的形状-TheVSEPRmodel
sp杂化轨道: sp杂化轨道:
激 发
BeF2的立体结构为线性 杂 化
sp2杂化
sp杂化 杂化
sp2杂化—乙烯 杂化—
sp3杂化
sp3杂化及其成键过程
杂化轨道与分子形状 (Hybridizationandmolecularshape)
价层电子对互斥理论模型杂化轨道理论
平面三角形
三角锥形
四、知识巩固
利用价层电子对互斥理论确定 SO2 BF3 SO32-的VSEPR模 型和它们的立体构型
作业
利用价层电子对互斥理论确定 SO3 SO42- CCl4 H2S PCl3 BCl3的VSEPR模型和 它们的立体构型
电子对数 (m) 3
配体数 (n) 2
孤电子对数 (m － n) 1
电子对构型 •• •• •• 三角形 •• A •• • • B A
分子构型 B A •• “ V ” 字形 •• A B B 三角锥 •• A •• B B
B
4
3
1
••
正四面体 •• 4 2 2 •• A
••
• •
正四面体
“ V ” 字形
[补充说明]对于分子中有双键、叁键等多重键时， 使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对 电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。或 者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包 括π键电子。
例如h的中心原子分别有2对和l对孤对电子跟中心原子周围的键加起来都是4它们相互排斥形成四面体因而h表格四项目分子式abn型分子分子的立体结构模型分子直线形四面体正四面体直线形三角锥形平面三角形正四面体四面体平面三角形中心原子所含电子对数分子或离子结构式vsepr模型分子或离子的立体结构hcnnh1中心原子的价电子都用于成键无孤对电子其构型可用预测
课堂练习：
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有＿＿ ＿直线 形和 V 形，大多数四原子分子采取 平面三角 形和 ＿ 三角锥 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 ＿＿ 正四面体 形。 D 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 ＿＿＿ A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大 ③②①④ 的顺序为＿＿＿ 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′ 的是＿ C ＿＿＿ ①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤ D 5、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 ＿＿＿ A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形
第31讲价层电子对互斥模型杂化轨道理论及应用-2024年高考化学一轮复习高频考点精讲(新教材新高考)
SO23－、ClO－3 、BrO－3 、IO－3 、XeO3 CH4、SiH4、NH＋ 4 、PH＋ 4 、BH－ 4 CCl4、SiF4、SiO44－、SO24－、ClO－ 4
C6H6、N3B3H6(俗称无机苯)
_三__角__锥__形___ _正__四__面__体__形__ _正__四__面__体__形__ __平__面__六__边__形___
AB4
CH4、CHCl3、NH＋ 4 、SO24－
__0__
_s_p_3_
_四__面__体__形_
(3)熟悉常见的等电子体及空间结构
等电子(价电子)类型 2原子10电子 2原子14电子
3原子16电子
3原子18电子 4原子8电子 4原子24电子
常见等电子体 N2、CN－、C22－、NO＋
F2、O22－、Cl2 CO2、N2O、CNO－、N－ 3 、NO＋ 2 、SCN－、 HgCl2、BeCl2(g)
2.杂化轨道理论 (1)杂化轨道理论概述 中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组 合成同等数目、能量完全相同的新轨道。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)杂化轨道三种类型
1个s轨道 1个p轨道 180° 直线
1个s轨道 2个p轨道 120° 平面三角形
解析
根据图可知，N－ 5 中的 σ 键总数为 5；N－ 5 中每个 N 原子采 取 sp2 杂化，未参与杂化的 p 轨道，垂直于该离子平面形 成大 π 键，每个 p 轨道各提供一个电子，再加上一个单位 的负电荷，所以 N－ 5 中一共有 6 个电子参与形成大 π 键， 应表示为 Π65。
Zn2＋再结合4个Cl－形成[ZnCl4]2－，其中Zn2＋的孤电子对数为0，所以[ZnCl4]2－的空 间结构为正四面体形。
杂化轨道理论图解
杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构㈠、共价键理论简介１、经典的化学键电子理论：1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。
他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。
柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。
路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [k?u`veilent]bond[b?nd])。
用黑点代表价电子（即最外层s，p轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。
为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。
原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[l?un]pair[pε?]electron[i`lektr?n])。
Lewis结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。
评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。
局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外很多。
PCl5SF6BeCl2BF3NO，NO2…中心原子周围价电子数10 12 4 6 含奇数价电子的分子…③、不能解释某些分子的性质。
含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。
２、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。
1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。
３、1928年－1932年马利肯由于建立和发展分子轨道理论荣获得1966年诺贝尔化学奖。
MO法和VB法是两种根本不同的物理方法；都是电子运动状态的近似描述；在一定条件下它们具有等价性。
共价键理论
共价键理论 经典价键理论 价键理论 共价键理论 杂化轨道理论 价层电子对互斥理论 分子轨道理论 离域理论 现代价键理论
分子轨道理论
一、路易斯结构式
1916年,美国的 Lewis 提出共价键理论. 认为同种原子 间以及电负性接近的原子之间可以通过共用电子对形成分 子，通过共用电子对形成的化学键称为共价键（covalent bond），形成的分子称为共价分子。 在分子中，每个原子应具有稳定的稀有气体原子的8电 子外层电子构型（He为2电子），习惯上成为“八隅体规则” (Octet Rule)。而要达到这种结构，并非通过电子转移形成 离子键来完成, 而是通过共用电子对来实现。
不等性sp3杂化
例 H2O O
2s
（ CH3Cl、NH3、H2O ） 不等性sp3杂化
2p
不等性sp3
折线(V)形
104 45
由于孤电子对的存在而造成不完全等同的杂化，叫不等性杂化。
杂化轨道理论
2．原子轨道杂化遵循的原则：
(1)轨道数目守恒原则 (2)最大重叠原理 sp＜sp2＜sp3＜dsp2＜sp3d＜sp3d2 (3)化学键间最小排斥原理 (4)能量相近原则
正交(90)，而2s轨道是球形的。
鲍林假设，甲烷的中心原子—碳原子在成键时，4个价电子层 原子轨道并不维持原来的形状，而是发生 到4个等同的轨道，总称sp3杂化轨道。 所谓“杂化”，得
杂化轨道理论
1931年, 美国化学家泡林提出了杂化轨道理论. 1. 杂化与杂化轨道 在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近 的原子轨道重新组合，形成一组新的原子轨道。这个过程叫做
HCl
二、共价键的形成
2.方向性
H2 S
杂化轨道理论
化学竞赛辅导讲义稿《共价键与分子结构》共价键与分子结构•共价键理论1、共价键的成键原理价键的形成可以看作是原子轨道重叠或电子配对的结果。
两个原子如果都有未成键的电子，并且自旋方向相反，就能配对，也就是原子轨道可重叠形成共价键。
重叠部分越大，所形成的共价键就越牢固。
（键长越短，键能越大）由一对电子形成的共价键叫做单键，如果原子各有二个或三个未成键的电子，构成的共价键则是双键或叁键。
这一理论最早是由路易斯（1916年，G．C．Lewis，美国化学家），所以我们通常所说电子式又称为路易斯结构式。
在路易斯结构式中，线段的意义，如前所述，代表共用电子对，仍称“单键”、“双键”和“叁键”（代表1，2，3对共用电子对）。
成对的小黑点则代表未用来形成化学键的“价层电子对”，叫做“孤对电子对”（有时分子里有单个的非共用电子，如NO2）。
对于无机物，写路易所结构式就要困难得多。
但大多数情况下，“八偶律”仍是起作用的。
从上面已经写出的路易斯结构式里我们很容易发现这一点。
但有时八偶律不起作用。
主要有两种例外。
①缺电子结构——价电子，包括形成共价键的共用电子对之内，少于8电子的，称为缺电子结构。
例如，第3主族的硼和铝，中性原子只有3个价电子，若一个硼原子和其它原予形成3个共用电子对，也只有6个电子，这就是缺电子结构。
典型的例子有BCl3、AlCl3（这些化学式是分子式，即代表一个分子的结构）。
缺电子结构的分子有接受其它原子的孤对电予形成配价键的能力。
例如：BCl3＋:NH3＝Cl3B←NH3②多电子结构例如，PCl5里的磷呈5价，氯呈1价。
中性磷原予的价电子数为5。
在PCl5磷原子的周围的电子数为10，超过8。
这种例外只有第3周期或更高周期的元素的原子才有可能出现。
2、共价键的特性①饱和性。
当原子的未成键的一个电子与某原子的一个电子配对之后，就不能再和第三个电子配对了，这就是共价键的饱和性。
②方向性。
成键时，两个电子的原子轨道发生重叠，重叠部分的大小决定共价键的牢固程度。
分子结构
要点1：在形成共价键时，原子原已成对的价 电子可以被激发成单个电子。 要点2：同一原子中能级相近的n个原子轨道只 能杂化成n个杂化轨道。
要点3：杂化轨道的成键能力更强，原子轨道
的杂化只有在形成共价键时才发生，端原子不发生
杂化。
要点4：中心原子的价电子重新分布于杂化轨
道，电子尽可能成单占据杂化轨道。
什么是σ键、π键、配位键？ 共价键有什么特征？
1、共价键的类型
①σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;
s电子云与s电子云重叠 s电子云与p电子云重叠
p电子云与p电子云重叠
②π键:原子轨道沿键轴方向“肩并肩”式重叠
通常，如果原子之间只有1对电子，形成的共价键 是单键，通常总是s 键，如果原子间的共价键是双键， 由一个s 键一个p键组成，如果是叁键，则由一个s 键 和两个p键组成。 σ键，重叠程度大，较稳定； π键，重叠程度小，较活泼。
O O O
O O O
CO2的碳原子取sp杂化轨道,它的两个未参加杂化的 p 轨道在空间的取向是跟 sp 杂化轨道的轴相互垂直。 CO2分子里有两套3原子4电子符号为34的p-p大键。
O
C
O
O
C
O
O
C
O
(I路易斯结构式II分子中有2套平行p轨道III表达大键的结构式)
什么是分子结构？ 分子结构有哪些类型？
如何判断分子结构？
分子是由原子组成的, 因此分子的立体结构就是原 H2S 2H2O SO3 子在三维空间的排列方式. CO32分子的立体结构是指其 s- 键的分子骨架在空间的 排布。这种分子骨架可以用现代实验手段测定。 实验证实，属于同一通式的分子或离子 ,其结构可 能相似，也可能完全不同。 如,H2S和H2O属同一通式H2A，结构很相似，都是 角型分子，仅夹角度数稍有差别，而CO32-离子和SO32离子属同一通式AO32-, 结构却不同:前者是平面型,后者 是立体的三角锥型。
路易斯结构式
路易斯结构式路易斯结构式在弗兰克兰结构式基础上，Lewis提出了“共⽤电⼦对理论”“—”表⽰共⽤⼀对电⼦。
H—H“＝”表⽰共⽤两对电⼦。
H—O—H O＝O“≡”表⽰共⽤三对电⼦。
N≡N弗兰克兰的“化合价”=Lewis的电⼦共⽤电⼦对数⽬。
①柯赛尔的“⼋隅律”认为稀有⽓体的8e外层是⼀种稳定构型。
其它原⼦倾向于共⽤电⼦⽽使其外层达到8e外层。
如：H—O—H H—C≡N②成键电⼦与孤对电⼦的表⽰成键电⼦=键合电⼦——指形成共价键的电⼦。
孤对电⼦——指没有参与化合键形成的电⼦。
③结构式的表⽰：键合电⼦——⽤线连孤对电⼦——⽤⼩⿊点如：H—N—H N≡N④Lewis电⼦结构式的局限性按柯赛尔的“⼋隅律”规则，许多分⼦的中⼼原⼦周围超出8e但仍然稳定。
如：PCl5 BCl3 B周围5个e这些需要⽤现代价键理论来解释。
杂化轨道杂化轨道理论（hybrid orbital theory）杂化轨道理论（hybrid orbital theory)是1931年由鲍林(Pauling L)等⼈在价键理论的基础上提出，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能⼒、分⼦的空间构型等⽅⾯丰富和发展了现代价键理论。
要点1.在成键的过程中，由于原⼦间的相互影响，同⼀原⼦中⼏个能量相近的不同类型的原⼦轨道（即波函数），可以进⾏线性组合，重新分配能量和确定空间⽅向，组成数⽬相等的新原⼦轨道，这种轨道重新组合的⽅式称为杂化（hybridization),杂化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybrid orbital)。
2.杂化轨道的⾓度函数在某个⽅向的值⽐杂化前的⼤得多，更有利于原⼦轨道间最⼤程度地重叠，因⽽杂化轨道⽐原来轨道的成键能⼒强（轨道是在杂化之后再成键）。
电⼦云的形状3.杂化轨道之间⼒图在空间取最⼤夹⾓分布，使相互间的排斥能最⼩，故形成的键较稳定。
不同类型的杂化轨道之间夹⾓不同，成键后所形成的分⼦就具有不同的空间构型。
类型简介理论基础按参加杂化的原⼦轨道种类，轨道杂化有sp和spd两种主要类型，分为sp杂化电⼦云图sp,sp2,sp3,dsp2,sp3d,sp3d2,d2sp3,按杂化后形成的⼏个杂化轨道的能量是否相同，轨道的杂化可分为等性和不等性杂化。
第九章分子结构
NH3分子形成时的轨道杂化。
H2O：几何构型为 型。 ：几何构型为V型 键角为： 键角为：104.5 ° O： 2s22p4 ：
2p 2s
sp 3杂化
sp3不等性杂化 两个杂化轨道能量较低， 两个杂化轨道能量较低， 被两对孤对电子占据。 被两对孤对电子占据。
小结： 小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
§9.2
价键理论
9.2.1 共价键的形成和本质 9.2.2 价键理论的基本要点 与共价键的特点 9.2.3 共价键的键型
9.2.1 共价键的形成和本质
Heitler和London用量子力学处理 2分子 和 用量子力学处理H 用量子力学处理 的形成过程，得到E—R关系曲线。 的形成过程，得到 关系曲线。 关系曲线
判断 I 离子的几何构型 中心原子I 的VPN=(7+1×2 +1)/2=5， 价层电子对排布呈三角双锥构型， n=(7+1－2)/2=3
3
I 属于AX2L3型离子，几何构型为直
线形。
3
思考题： 思考题： 解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, 解释 XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型 并指 等离子或分子的空间构型, 出其中心原子的轨道杂化方式。 出其中心原子的轨道杂化方式。
9.3.2 杂化轨道的类型
1. sp型杂化 型杂化
• sp3杂化
CH4的空间构 型为正四面体。 型为正四面体。
C：2s22p2
键角为：109.5 °
2p
2s
2p
2s
激发
2p
2s
3
sp 杂化
sp3
CH4形成 时的sp 杂化。 时的 3杂化。
路易斯加合物分子中n的杂化类型
路易斯加合物分子中n的杂化类型哎呀，今天咱们聊聊路易斯加合物分子里的“n”的杂化类型。
听上去挺复杂的，对吧？别担心，咱们慢慢来，保证你能听懂。
路易斯加合物嘛，想象一下，就像一群小伙伴聚会，大家都是不同的元素，各自带着自己的性格。
这个“n”可不是随便叫的，它代表的是一些特定的电子，比如咱们常说的氮、氧这些家伙。
杂化类型到底是什么呢？就像你们聚会时，有的人会站在一起玩扑克，有的人则选择在沙发上聊八卦。
杂化类型就是这些元素如何“组合”的方式。
比如说，氮原子在这个路易斯加合物里，可能会选择用sp³杂化，嘿，你听说过吗？这就像他用四个“手”去交朋友，有点像个社交达人！这种杂化方式让氮原子能与其他元素“握手”，形成稳定的键。
有些小伙伴可能会问，sp²杂化又是什么呢？嗯，这就好比有点挑剔的朋友，只和三个人玩。
这种情况下，氮会用三个“手”跟其他元素相连，留下一个“手”不跟别人握。
这个样子可以让他和朋友们玩得更开心，形成一些更有趣的化合物。
就像咱们在生活中，有时候跟几个人更合拍，有时候又想单独跟某个好朋友聊聊天。
还有一种是sp杂化，那就真的是有点“孤僻”了。
这家伙就好像只愿意跟一个人搭档，剩下的全不理。
氮原子在这儿只用两个“手”，形成线性结构，搞得大家有点不知所措。
不过，别小看了这个sp杂化，有时候越简单越有效，能搞出一些大事情来。
你瞧，路易斯加合物分子里的“n”不仅仅是个电子，它还是个聚会的“组织者”，用不同的方式把大家都联系起来。
每种杂化方式都有自己的魅力。
想象一下，sp³像个热情的派对主持人，sp²则像个在角落里低调的谈话者，而sp则是那个专注于一个人对话的“情感专员”。
每种角色都在分子里扮演着独特的作用，让整个聚会充满了活力。
为什么要搞清楚这些杂化类型呢？哦，那可真是大有裨益。
生活中，无论是制药、化学合成，还是材料开发，这些杂化的知识就像一把钥匙，打开了理解分子结构的宝藏。
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等性与不等性杂化
孤电子对 参与杂化 不参与成键
O
2s
杂化
2p
基态
sp3不等性杂化轨道
成键
电子构型：四面体 分子构型：V形分子
∠HOH= 104.5°
H2O 分子
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（1）杂化轨道类型
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（1）共价键的本质
量子力学阐明了共价键的本质是电性的
氢分子的基态能成键，两个氢原子轨道（ 1s）互相叠加，由于 两个ψ1s都是正值，叠加后使两个原子核间的电子云密度增加，在两 核间出现了一个概率密度最大的区域，这叫做原子轨道的重叠；重 叠的结果，一方面降低了两个核间的正电排斥，另一方面增大了两 个核对电子云密度大的区域的吸引，有利于体系势能的降低，有利 于形成稳定的化学键。 氢分子的排斥态则相当于两个氢原子轨道的相减，在两个核间 出现了一个空白区，增大了两个核的排斥能，因体系的能量升高， 不能成键。
等性与不等性杂化
孤电子对 参与杂化 不参与成键
N
2s
杂化
2p
基态
sp3不等性杂化轨道
成键
电子构型：四面体 分子构型：三角锥 ∠HNH= 107.3°
NH3 分子
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（1）杂化轨道类型
sp3d2 杂化 SF6
s-p-d 型杂化
S
3s
3p
3d
激发
3s
3p
杂化
3d
成键
3d
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（3）轨道杂化理论的要点与问题
①只有在形成分子时原子轨道才发生杂化，杂化存在激发、杂化、轨道 重叠、成键等过程，孤立的原子不杂化；
②能量相近的原子轨道才能发生杂化；
③杂化前后轨道数目不变； ④杂化轨道成键也要满足原子轨道最大重叠原理，杂化轨道成键能力比 各原子轨道的成键能力强，各不同类型杂化轨道的成键能力顺序：
（1）共价键的本质
（2）共价键成键原理
（3）共价键的特征 （4）共价键的键型
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（1）共价键的本质
排斥态
基态 R0= 87pm
R0 R
氢分子形成过程能量随核间距离变化示意图
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（1）共价键的本质
0
0
氢分子基态和排斥态的|ψ |2和原子轨道重叠的示意图
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4. 价层电子对互斥理论
电子配对法和轨道杂化理论都可以解释共价键的方 向性，特别是轨道杂化理论在解释和预见分子的空间构 型方面是比较成功的。但是一个分子究竟采取哪种类型 的杂化轨道，有些情况下是难以确定的。
价层电子对互斥理论：
简称VSEPR
(valence-shell electron-pair repulsion)理论，由英国化学 家希德威克（N.Sidgwick）于1940年首先提出，20世纪 60年代初加拿大化学家吉来斯必（R.J.Gillespie）等人又 发展了这一理论。
（2） 键与大 键
◆在轨道杂化理论中把杂化轨道叫做 轨道， 轨道中的 电子叫做 电子， 轨道形成的键叫 键。
p 轨道( 轨道)
BeCl2
BF3
◆在轨道杂化理论中把未参加杂化的纯p 轨道叫做 轨道， 轨道中的电子叫做 电子， 轨道形成的键叫做 键。
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◆ s-p-d 型杂化
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（1）杂化轨道类型
sp3 杂化
C
2s
s-p 型杂化
CH4
激发
2p
基态
2s
2p
激发态 杂化
成键
sp3杂化轨道
正四面体
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（1）杂化轨道类型
sp2 杂化 BF3
激发
2s 2p
s-p 型杂化
B
基态
2s
2p
激发态 杂化 成键
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（2） 键与大 键
HNO3 分子中的大 键
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（2） 键与大 键
NO3¯离子中的大 键
有1个电子 是离子的 电荷
Π
6 4
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（3）轨道杂化理论的要点与问题
杂化轨道类型、空间构型及成键能力之间的关系
sp＜sp2＜sp3＜dsp2＜sp3d＜sp3d2
⑤杂化轨道成键还要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力的大 小决定于杂化轨道间的夹角，键角越大，化学键之间的排斥力越小； ⑥杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
问题： 分子究竟采取哪种类型的杂化轨道，有时难以确定；
还不能解释O2分子顺磁性的原因。
s-p 型杂化
键角
空间构型
sp sp2
sp3
1
1 1
1
2 3
2
3 4
1/2
1/3 1/4
1/2
2/3 3/4
180˚
120˚ 109˚28'
直线形
平面三角形 正四面体
等性杂化 杂化轨道 性质等同
在s-p 型杂化中，键角随着杂化轨 道中s含量的增加而变大；
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（1）杂化轨道类型
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（2）共价键成键原理
★电子配对原理
成单电子、自旋相反配对
★原子轨道最大重叠原理
★能量最低原理
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（3）共价键的特征
①结合力的本质是电性的
②具有饱和性
每种元素的原子提供 能用于形成共价键的 轨道数和成单电子的 数目是一定的。
H
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（4）共价键的键型
①键
s–s(H2)
键电子云
s–px(HCl)
px–px(Cl2)
沿键轴方向，以 “头碰头”方式发 生轨道重叠，轨道 重叠部分沿着键轴 呈圆柱形分布， 键的键能大，稳定 性高，能量低。
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（4）共价键的键型
（4）共价键的键型
②键
键和 键的特征比较
键的类型
原子轨道重叠方式
原子轨道重叠部位
键
沿键轴方向头碰头
键
沿键轴方向肩并肩
两原子核之间，在键 键轴上方和下方，键 轴上 轴处为零
原子轨道重叠程度
键的强度 化学活泼性
大
较大 不活泼
小
较小 活泼
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（4）共价键的键型
杂化后的轨道
轨道的成分 变了
变了
轨道的能量 变了
轨道的形状 变了
更有利于成键
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3. 原子轨道杂化理论
（1）杂化轨道类型
（2） 键与大 键 （3）轨道杂化理论的要点与问题
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（1）杂化轨道类型 ◆ s-p 型杂化 ◆ 等性与不等性杂化
③ 配位键
由一个原子提供电子对为两个原子所共用而形成的共 价键，称为配位键，用一个指向接受电子对的原子的箭头 来表示。
形成配位键的条件：
★一个原子的价电子层中有 孤电子对； ★另一个原子的价电子层中 有可接受孤电子对的空轨道。
C
C
O
O
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2. 现代价键理论（电子配对法）
① 确定中心原子或离子价层中电子对的对数：
中心原子价电子数+ 配位原子提供的电子数±离子电荷数 价层 = 电子对数 2
式中配位原子提供电子数的计算方法：
◆H和X卤原子都各提供1个电子； ◆O和S原子提供的电子数为零； ◆N原子提供的电子数为-1；
◆当卤族、氧族和氮族原子作为中心原子时，将分别提供7个、
sp3d2 杂化轨道
正八面体
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（1）杂化轨道类型
s-p-d 型杂化
过渡元素的(n-1)d、ns、np能级接近，d 轨道参加杂化
PCl5 [ Ni (NH3)4 ]2+ IF7
sp3d 杂化 三角双锥
dsp2 杂化 平面四边形
sp3d3 杂化 五角双锥
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路易斯
G.N.Lewis,1875-1946
美国化学家路易斯为了说明分子的形 成，1916年提出了共价键学说，建立了经 典的共价键理论。
共用电子对，稀有气体八隅体结构
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1. 经典价键理论（路易斯理论） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cl . . Cl . . . H .H N N H Cl .. .. .. .
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4. 价层电子对互斥理论
在共价分子中，中心原子价电子层中电 子对的排布方式，使电子对之间的静电斥力 最小，并由此决定了分子的空间构型。
（1）判断分子或离子空间构型的步骤 （2）价层电子对互斥理论的基本要点
（3）小结
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（1）判断分子或离子空间构型的步骤
（2） 键与大 键
甲 醛 H2CO
苯 C6H6
66
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（2） 键与大 键பைடு நூலகம்