分子的立体结构PPT课件
合集下载
分子的立体结构 课件
NH3
CH4
VSEPR模型要点：
1、价层电子对数 = 键合原子数 + 孤对电子对数
2、由于价层电子对互相排斥，分子尽
可能呈现“对称” 构型。
6
VSEPR模型预测分子构型：
中心原子孤对电 子对数
价层电子对数
VSEPR模型
四面体形
立体结构
0 1 2
（正）四面体形
4
三角锥形 V形
平面（正）三角形
平面三角形 3
19ห้องสมุดไป่ตู้
常见的等电子体
类型 N2 CO2 SO2 物质举例 CO 、C22- 、CN- 、NO+ CS2、N2O、N3O3、NO2CO32-、NO3-、BF3 SO42-、PO43分子构型
直线形
直线形 V形 平面三角形 正四面体形
20
SO3
CCl4
反馈练习 1. 下列结构图中，●代表原子序数从1到10的元素 的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的 部分），小黑点代表孤对电子，短线代表共价键。
14
简单分子或离子中心原子杂化方式：
中心原子 杂化方式 杂化轨道的 空间取向
杂化轨道数
实例
sp sp2
sp3
……
2
直线形 平面（正） 三角形 （正）四面 体形
……
CH≡CH
3
4 ……
CH2=CH2
CH3—CH3 ……
15
思考与交流
5、杂化轨道理论可用来解释分子的立体
结构问题，尤其有助于《有机化学基础》模块 的学习。请指出下列分子中标有“*”的原子 所采取的杂化轨道类型：
H H
①
O
②
C
*
人教版高中化学选修三课件：第二章 第二节 第一课时 价层电子对互斥理论(26张PPT)
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
实例
2
0
2
3
0
3
2
1
直线形
直线形
HgCl2、 BeCl2、
CO2
三角形
平面三角形 V形
BF3、 BCl3 SnBr2、 PbCl2
σ键电 孤电子 价层电 电子对的 VSEP 分子或离子 实例
子对数 对数 子对数 排列方式 R模型 的立体构型
4
0
3
1
4
四面 体形
正四面体形 三角锥形
CH4、 CCl4 NH3、 NF3
VSEPR模型 的立体构型 体构型名称
NH3
_三__角__锥__形
HCN
_直__线__形
H3O＋
_三__角__锥__形
SO2
_V_形
[特别提醒] VSEPR模型与分子的立体构型不一定一致，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(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于 中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对 时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两 者的构型不一致。
2
2
V形
H2O
1．用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为 ( )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形
D．平面三角形
解析：SO3中S原子的价层电子对数为3，其全部用于形
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
在形成多原子分子的过程中，中心原子的假设干能量相近 的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做 轨道的杂化。杂化以后的轨道称为杂化轨道。
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；
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
(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·
【有机化学】第三章立体结构化学【课件PPT】
H
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象，确定哪个 为右旋、哪个为左旋，不能由分子的结构式确 定，只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法：
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较，与D-甘油 醛构型相似称为D-型，L-甘油醛构型相似则称为L-型。
例
手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2＊ 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳？ 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子！
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子． 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如：乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似，成环σ键不能 自由绕键轴旋转，当环上有两个或更多的取代基时， 就会有顺反异构产生；若环上有手性碳原子时，还会 产生对映异构体。
D
(2) 构型的确定 一对对映体的两个结构互为镜象，确定哪个 为右旋、哪个为左旋，不能由分子的结构式确 定，只能由旋光仪来确定
(3) 构型的标记 标记——根据分子中各基团的空间排列 按一定原则进行标记
D/ L法：
将手性分子与一对对映体甘油醛进行比较，与D-甘油 醛构型相似称为D-型，L-甘油醛构型相似则称为L-型。
例
手性碳
C
【练习】
请指出下列分子中的手性碳原子
CH3CH2-OH
3 2＊ 1 CHC3HC3H-C(OHH-C)COOOOHH
OH
判断下列化合物是否有手性碳？ 是否是手性分子?
有两个手性碳却不是手性分子！
含一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。 含多个手性碳原子的分子不一定是个手性分子． 不能仅从分子中有无手性原子来判断其是否为手性分子
存在一对对映异构体
例如：乳酸 CH3C*H( OH )COOH
右旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
左旋
[α
15
]D =
2.6。
m.p 53
外消旋体 [ α
15
]D =
0
m.p 18
反应停(thalidomide)事件
O
O
O
N
N H OO
(S)-thalidomide
N
O
N OO H
(R)-thalidomide
GC用手性柱
HPLC用手性柱
9、环状化合物的立体异构
环烷烃在结构上与烯烃双键相似，成环σ键不能 自由绕键轴旋转，当环上有两个或更多的取代基时， 就会有顺反异构产生；若环上有手性碳原子时，还会 产生对映异构体。
分子的空间结构_课件
价层电子对数=6，正八面体 ：
求分子的立体构型
然后，略去孤电子对，便可得到分子的立体构型 。比如，H2O和NH3的中心原子各有_2__对和_1__对孤电子对，价 层电子对都是_4__对，这些价层电子对形成的是_四__面__体____形的 VSEPR模型。
求分子的立体构型
略去孤电子对，便得到H2O的立体构型为_V__形____，NH3的立体 构型为__三__角__锥__形___。如下所示：
常见分子的立体结构
下列分子根据其分子立体构型连线
。
分子
A：H2O
B：CO2C
：NH3
D：CH2O
E：CH4
分子的立体构型 ①直线形 ②V形 ③平面三角形 ④三角锥形 ⑤正四面体形
答案 A—② B—① C—④ D—③ E— ⑤
VSEPR理论的含义
CO2和H2O都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H2O 呈V形？CH2O和NH3都是四原子分子，为什么CH2O呈 平面三角形而NH3呈三角锥形？
为了探究其原因，发展了许多结构理论。这节课我们来学 习其中一种较简单的理论——价层电子对互斥理论 (VSEPR theory) 。
VSEPR：Valence Shell Electron Pair Repulsion的缩写 。
VSEPR理论的含义
价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是_价__层__电__子___对___相 互排斥的结果。
求分子的立体构型 应用VSEPR理论对几种分子或离子立体构型的推测 ：
0
2
ห้องสมุดไป่ตู้
0
3
1
3
直线形 平面三角形
V形
求分子的立体构型
0
4
1
4
求分子的立体构型
然后，略去孤电子对，便可得到分子的立体构型 。比如，H2O和NH3的中心原子各有_2__对和_1__对孤电子对，价 层电子对都是_4__对，这些价层电子对形成的是_四__面__体____形的 VSEPR模型。
求分子的立体构型
略去孤电子对，便得到H2O的立体构型为_V__形____，NH3的立体 构型为__三__角__锥__形___。如下所示：
常见分子的立体结构
下列分子根据其分子立体构型连线
。
分子
A：H2O
B：CO2C
：NH3
D：CH2O
E：CH4
分子的立体构型 ①直线形 ②V形 ③平面三角形 ④三角锥形 ⑤正四面体形
答案 A—② B—① C—④ D—③ E— ⑤
VSEPR理论的含义
CO2和H2O都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H2O 呈V形？CH2O和NH3都是四原子分子，为什么CH2O呈 平面三角形而NH3呈三角锥形？
为了探究其原因，发展了许多结构理论。这节课我们来学 习其中一种较简单的理论——价层电子对互斥理论 (VSEPR theory) 。
VSEPR：Valence Shell Electron Pair Repulsion的缩写 。
VSEPR理论的含义
价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是_价__层__电__子___对___相 互排斥的结果。
求分子的立体构型 应用VSEPR理论对几种分子或离子立体构型的推测 ：
0
2
ห้องสมุดไป่ตู้
0
3
1
3
直线形 平面三角形
V形
求分子的立体构型
0
4
1
4
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’。
分子的立体构型价层电子对互斥理论PPT课件
（1）直线形 （2）平面三角形 （3）三角锥形 （4）正四面体
第二十七页，编辑于星期四：二十三点 五十七 分。
课堂练习
6.为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多
已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的
理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分
成两类：一类是
；另一类
是
。BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的
C2H2 CH2O(甲醛) COCl2
NH3
P4
第三页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
４、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
第四页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
5、其它：
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH 第五页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
资料卡片： 形形色色的分子 C60
第二十一页，编辑于星期四：二十三点 五十七 分。
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
中心原子结 合的原子数
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
C20
C40
C70 第六页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
第七页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
第八页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
思考： 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构
第二十七页，编辑于星期四：二十三点 五十七 分。
课堂练习
6.为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多
已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的
理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分
成两类：一类是
；另一类
是
。BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的
C2H2 CH2O(甲醛) COCl2
NH3
P4
第三页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
４、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
第四页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
5、其它：
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH 第五页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
资料卡片： 形形色色的分子 C60
第二十一页，编辑于星期四：二十三点 五十七 分。
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
中心原子结 合的原子数
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
C20
C40
C70 第六页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
第七页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
第八页，编辑于星期四：二十三点 五十七分。
思考： 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构
分子的立体构型
C：2s22p2 2s
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
三种杂化轨道
杂化轨道 sp sp2 sp3
每个轨道的成分 1/2 s，1/2 p 1/3 s，2/3 p 1/4 s，3/4p
轨道间夹角( 键角) 180° 120°
109°28′
4.等性杂化与不等性杂化：
CH4原子 2s
轨道杂化
2p
2p
激发 2s
PCl5、SF6的空间结构？
1. 思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4， 而不是CH2 ？
C原子轨道排布图
2p2
2s2
1s2
H原子轨道排布图
1s1
C
C
按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H 单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道 是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它 们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面 体构型的甲烷分子。
3
形
0 AB4 1 AB3
正四面体 CH4 三角锥形 NH3
2
2 AB2
V形
H2O
练习
化学式
H2S BF3 NH2-
中心原子
孤电子对数
2 0 2
σ键电
子对数
2 3 2
VSEPR模型 空间构型
正四面体形 V形 平面三角形 平面三角形 正四面体形 V 形
VSEPR模型和分子的空间构型什么情况下相同？ 中心原子没有孤对电子。
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。
C：2s22p2 2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与 形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化 轨道。
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
分子的空间构型与分子性质 PPT课件
2s
2p
激发 2s
2p
正四面体形
C的基态
H
C
H
H
H
激发态
109.5°
sp3 杂化态
等性sp3 杂化
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。
sp3杂化： 三个夹角为109 28 ′的正 四面体型形杂化轨道。
等性sp2 杂化
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对排布方式 直线形 平面三角形 四面体 三角锥 八面体
价层电子对互斥理论的应用实例
（一） CH4 的空间构型
在CH4 中，C 有4个电子，4个H 提供4个电子，C 的价 层电子总数为8个，价层电子对为4对 。C 的价层电子对 的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对， 因此 CH4 的空间构型为正四面体。
价层 电子 对数
价层
电子
对排 布
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
实例
5
0 AB5
三角双锥 PCl5
4 三角 5 双锥
3
1 AB4 2 AB3
变形四面 体
SF4
T形
ClF3
2
3 AB2
直线形
I
3
价层 价层电 成键 孤对 分子 电子对的排 分子构型 实 例
电子 子对排 电子 电子 类型 布方式
极性分子和非极性分子
极 性 分 子：分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来电 荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为 极性分子。
非极性分子：分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看， 电荷的分布是均匀的，对称的，这样的分子为极 性分子。
化学分子的立体结构
BF3
第15页，此课件共28页哦
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)?
第16页，此课件共28页哦
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
第21页，此课件共28页哦
sp杂化
2p sp
两个SP杂化轨道
第22页，此课件共28页哦
BeCl2分子的形成：
Cl
-
+
Be
+ -- +
Cl
+
-
第23页，此课件共28页哦
-
+ -- +
-
BeCl2
第26页，此课件共28页哦
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
第27页，此课件共28页哦
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。
第28页，此课件共28页哦
第15页，此课件共28页哦
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)?
第16页，此课件共28页哦
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
第21页，此课件共28页哦
sp杂化
2p sp
两个SP杂化轨道
第22页，此课件共28页哦
BeCl2分子的形成：
Cl
-
+
Be
+ -- +
Cl
+
-
第23页，此课件共28页哦
-
+ -- +
-
BeCl2
第26页，此课件共28页哦
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
第27页，此课件共28页哦
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。
第28页，此课件共28页哦
分子的立体结构1
(2)、当中心原子上有孤对电子（未成键的电子 对），孤对电子也要占据中心原子周围的空间， 并参与相互排斥。
成键电子对数+孤电子对=价层电子对数
价层电子对 互斥理论 略去孤对电子 VSEPR模型
分子的立体构型
参照三维设计P19的“重典诠释”
利用价层电子对互斥理论，探究以下分子的空间构型。
化学式 中心原子含 有孤对电子 对数 中心原子结 VSEPR模型 分子空间构型 合的原子数
2+ H 2O ↓ H2O→Cu←OH2 ↑ H 2O 天蓝色
中心离子：Cu2+ NH3：配体 配位数：4
实验2-2：向硫酸铜溶液中滴加氨水，观察现象。 继续滴加，观察现象。 加入乙醇，观察现象。 Cu2++2NH3· H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH深蓝色溶液 蓝色沉淀 2+ NH3 ↓ H3N→Cu←NH3 ↑ NH3 四氨合铜离子
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
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。
3、配合物：通常把金属离子（或原子）与某些分子 或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。 常见的配合物： [Cu(H2O)4]2+
四水合铜离子
思考：
1、甲烷为何是正四面体结构？ 2、氨分子空间结构为三角锥形，键 角107°18′，为何铵根离子的空间结构为 正四面体，键角皆为109°28′？
三、杂化轨道理论 （一）理论要点： 在形成分子时，由于原子的互相影响，若 干个不同类型、能量相近的原子轨道混合 起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道 重新组合的过程叫做杂化。 杂化所形成的新轨道称为杂化轨道。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
价层电子对相互排斥的结果决定了分子的立体结构
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
3、价层电子对的含义和计算方法 含义：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。
σ键电子对数等于中心原子结合的原子数。
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
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。
练一练：
计算下列离子的中心原子上的孤电子对数
及价层电子对数。
CO32- SO32- NH4+ H3O+
孤电子对数 0
1
0
1
价层电
子对数
3
4
4
4
4、用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
8. 直线形 V形 三角锥 正八面体
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
CO2
H2O
NH3
CH2O
::
电子式 结构式
分子的空间构型
:: : :
:O::C::O: H :O :H H :N :H H
O=C=O
直线形
H-O-H
V形
-
H-N-H H
三角 锥形
O=C=O H-O-H
-
::
NH3
H:N :H H
H-N-H H
:: =
CH2O
O H:C :H
O H-C-H
无
有
有
无
直线形 V 形 三角 平面 锥 形 三角形
分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4电子 式的中心原子价电子层电子的成键情况。
中心原子：对ABn型分子，B围绕A成键，则A价键的价电子对 结论：成键电子对和孤对电子对会影响分子
的空间构型.
2、价层电子对互斥理论 分子中的价层电子对（包括σ键电子对和
中心原子上的孤电子对）由于相互排斥作用， 而趋向于尽可能的远离，成键原子的几何构 型总是采取电子对排斥最小的那种结构。电 子对之间的夹角越大，排斥力越小。
分子或离子的立体结构
学会了么？
1、用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其
中正确的是
（B ）
A、SO2为直线形 B、NH4+为正四面体形 C、HCN为平面三角形
D、BF3为三角锥形
2、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子
的是
（D ）
A、XeO4 B、BeCl2 C、CH4 D、PCl3
项目
ABn型 分子
中心 原子 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
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
4、用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
价层电子对互斥理论的理解和应用
（1）确定中心原子A价层电子对数目 （2） 价电子对数计算方法 （3）确定价层电子对的空间构型 （4） 分子空间构型确定
测试答案
1.B 2.BC 3.CD 4.D 5.D 6.（1）CO2、CS2、HCN 键角180°
（2）BF3、BCl3、SO3、CH2O键角120° （3）NH3、PCl3键角107° （4）CH4、CCl4键角109°28′ 7. 中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原 子上有孤对电子 B N BF3分子中B原子的3个价 电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子 的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成 键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互 排斥，形成三角锥形
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。
练一练：
计算下列分子的中心原子上的孤电子对数及价层电
子对数。
NH3 H2O BF3 CO2 CH4
孤电子对数 1
1
0
0
0
价层电
4
子对数
3
3
2
4
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。
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
（第一课时）
一、形形色色的分子
H2O
CO2
C2H2
CH2O
COCl2
NH
P4
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
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。
分子的立体结构是如何测定的呢？
..
=
H. . . . H C O. .
O H-C-H
平面 三角形
.. ..
3.下列物质中，分子的立体结构与水分子相
似的是
（ B）
A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4
4.下列分子的立体结构，其中属于直线型分
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间 结构却不同，为什么？
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间结 构也不同，为什么？
学习目标:
1、认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2、理解价层电子对互斥理论的含义。
3、能根据有关理论判断简单分子或 离子的构型。
自学提纲
研习教材
1、认识共价分子结构的多样性和复杂性
2、价层电子对互斥理论内容 3、价层电子对的含义和计算方法 4、用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
讨论交流： 写出CO2、H2O、NH3、CH2O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
中心原子 有无孤对电子
空间结构
CO2
H2O
:O::C::O : H:O :H
:: : :
中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电 子对数得出含有孤对电子的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。
学会了么？
分子或离子
结构式
HCN NH4 + H3O+
HC N
H+
HNH H
H+
O
H
H
SO2
O =S =O
F
BF3
B
F
F
VSEPR模型
项目
ABn型 分子
中心 原子 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
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
结论： 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。
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
3、价层电子对的含义和计算方法 含义：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。
σ键电子对数等于中心原子结合的原子数。
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
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。
练一练：
计算下列离子的中心原子上的孤电子对数
及价层电子对数。
CO32- SO32- NH4+ H3O+
孤电子对数 0
1
0
1
价层电
子对数
3
4
4
4
4、用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
8. 直线形 V形 三角锥 正八面体
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
CO2
H2O
NH3
CH2O
::
电子式 结构式
分子的空间构型
:: : :
:O::C::O: H :O :H H :N :H H
O=C=O
直线形
H-O-H
V形
-
H-N-H H
三角 锥形
O=C=O H-O-H
-
::
NH3
H:N :H H
H-N-H H
:: =
CH2O
O H:C :H
O H-C-H
无
有
有
无
直线形 V 形 三角 平面 锥 形 三角形
分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4电子 式的中心原子价电子层电子的成键情况。
中心原子：对ABn型分子，B围绕A成键，则A价键的价电子对 结论：成键电子对和孤对电子对会影响分子
的空间构型.
2、价层电子对互斥理论 分子中的价层电子对（包括σ键电子对和
中心原子上的孤电子对）由于相互排斥作用， 而趋向于尽可能的远离，成键原子的几何构 型总是采取电子对排斥最小的那种结构。电 子对之间的夹角越大，排斥力越小。
分子或离子的立体结构
学会了么？
1、用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其
中正确的是
（B ）
A、SO2为直线形 B、NH4+为正四面体形 C、HCN为平面三角形
D、BF3为三角锥形
2、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子
的是
（D ）
A、XeO4 B、BeCl2 C、CH4 D、PCl3
项目
ABn型 分子
中心 原子 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
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
4、用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
价层电子对互斥理论的理解和应用
（1）确定中心原子A价层电子对数目 （2） 价电子对数计算方法 （3）确定价层电子对的空间构型 （4） 分子空间构型确定
测试答案
1.B 2.BC 3.CD 4.D 5.D 6.（1）CO2、CS2、HCN 键角180°
（2）BF3、BCl3、SO3、CH2O键角120° （3）NH3、PCl3键角107° （4）CH4、CCl4键角109°28′ 7. 中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原 子上有孤对电子 B N BF3分子中B原子的3个价 电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子 的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成 键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互 排斥，形成三角锥形
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。
练一练：
计算下列分子的中心原子上的孤电子对数及价层电
子对数。
NH3 H2O BF3 CO2 CH4
孤电子对数 1
1
0
0
0
价层电
4
子对数
3
3
2
4
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。
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
（第一课时）
一、形形色色的分子
H2O
CO2
C2H2
CH2O
COCl2
NH
P4
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
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。
分子的立体结构是如何测定的呢？
..
=
H. . . . H C O. .
O H-C-H
平面 三角形
.. ..
3.下列物质中，分子的立体结构与水分子相
似的是
（ B）
A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4
4.下列分子的立体结构，其中属于直线型分
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间 结构却不同，为什么？
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间结 构也不同，为什么？
学习目标:
1、认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2、理解价层电子对互斥理论的含义。
3、能根据有关理论判断简单分子或 离子的构型。
自学提纲
研习教材
1、认识共价分子结构的多样性和复杂性
2、价层电子对互斥理论内容 3、价层电子对的含义和计算方法 4、用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
讨论交流： 写出CO2、H2O、NH3、CH2O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
中心原子 有无孤对电子
空间结构
CO2
H2O
:O::C::O : H:O :H
:: : :
中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电 子对数得出含有孤对电子的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。
学会了么？
分子或离子
结构式
HCN NH4 + H3O+
HC N
H+
HNH H
H+
O
H
H
SO2
O =S =O
F
BF3
B
F
F
VSEPR模型
项目
ABn型 分子
中心 原子 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
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
结论： 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。