VSEPR理论 离域π键 超全课件 化学竞赛
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1.H，X提供的价电子数目等于原子的最外层电子数，氧族 元素作配体不提供电子。
2.氧族元素作中心原子提供6e，卤族元素提供7e。 3.如果是离子，要加上或减去相应的电子。 4.在AXm中，A与X形成 = 双键、三键，则把它们当成一 个电子对。
5.加合电子 / 2=电子对数目。 例： PO43-：
P中心原子价层电子数=（5+3）=8/2=4对。 NH4+ : 中心 N=（5+4-1）/ 2=4 根据中心原子的价层电子对数目找出合理的空间构型。
σ型分子轨道： S-P重叠
+
-+
能
量
σsp *
+
-
σsp
σ型分子轨道： P-P重叠
π轨道 P-P重叠
π轨道 p-d重叠
+
-+
_
+-
+
+-
π轨道反键
-
-+
Py
dxy
+
-
_
+
π轨道成键
π轨道： d-d 重叠 :
+-+
+-+
dxy
dxy
+-+
+-
-
+
π反键轨道
+ -
+
-
+
-
π成键轨道
（3）原子轨道线性组合原则 分子轨道由原子轨道线性组合而成，但不是任
3
平面三角形 面三角形
SO2 (6+0)/2=3 1
2
平面三角形
V型
SO42- (6+0+2)/2=4 0
4
四面体
四面体
NO2 （5+0）/2=2.5（3） 1 2 平面三角形 V型
PCl5 （5+5）/2=5
0 5 三角双锥 三角双锥
SF6 （6+6）/2=6
0 6 正八面体 正八面体
XeF4 （8+4）/2=6
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
2
px
)2
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
2
px
)2
B.O 1 (成键电子数 反键电子数） 2
键级 B.O = ( 10 - 4 ) /2= 3
一个σ键，2个π键， 三键。
O2结构
O2
KK
(2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
px
（3）键长： 分子中两个原子核间距离。（可用量子力学计
算 或光谱学实验测定）
键长→短，键→强，越牢固，分子越稳定
（4）键角： 键与键之间的夹角。它是反映分子空间构型的重
要因素。例H2O中键角104.50，V型。 键角可通过光谱衍射实验测定，也可用量子力学
近似计算。 一般分子的键长键角确定，分子的空间构型即确
键能。D(H--Cl)=431kJ·mol-1
D(Cl--Cl)=244kJ·mol-1
对多原子分子，如NH3: N-H键能=（D1+D2+D3）/3=386KJ/mol 即等于三个NH键的平均离解能。
键能→大，化学键→稳定，分子→稳定。
键能通过电化学或光谱学实验测定. 键级、键能表征键的强弱，分子的稳定性。
分子轨道MO法着重于从分子整体来考虑，它可 以解释分子中存在的电子对键，单电子键，三电子 键的形成，对多原子分子的结构也能比较好的说明。 ∴MO法近来发展较快，在共价键理论中占有非常重 要的地位。
（1）分子轨道理论的基本要点（简要介绍）
a.在分子中，电子不从属于某个原子，而是在整个分 子中运动，每个电子的运动也可用Ψ来表述，称之 为分子轨道。
键级的大小说明两个原子之间化学键的强度，键级 越大，键越牢固，分子越稳定。
从另一角度解释键级：两原子之间成键的数目，
如N：N2三键∴ 键级=3。 而在O2双键，∴键级=2。 HF 单键：键级=1）
（2）键能： 在绝对零度下，将基态的双原子分子AB拆成基
态A和B所需的能量叫AB键离解能。DA-B 表示，即
C.判断下列共价分子的几何构型： BeCl2 ，BCl3 ，SO3 ，SO42- ，NH3 ，H2O ，NO2 ， PCl5 ，ClF3 ，SF6 ，XeF4 ，IF5
解：分 子 价层电子对 孤对电子 成键电子 价电子对构型 分子构型
BeCl2 (2+2)/2=2 0
2
直线
直线
BCl3 (1+3)/2=3 0
分子几何 ❖ 实例
构型
6
6
0
5
1
4
2
八面体 八面体
八面体
SF6
四方锥
八面体
:: A
::
平面正方形 ICl4- XeF4
::
几个实例
ClF3 ：T型
F
900角孤电子对之间的排斥：无
Cl F
900角孤电子对与成键电子对之间的排斥：4个
F
900角成键电子对之间的排斥：2个
900角孤电子对之间的排斥：1个
价层电子对的斥力大小： ⑴ 电子对之间夹角越小，斥力越大。 ⑵（孤对电子—孤对电子）斥力＞（孤对电子—
成键电子）斥力＞（成键电子—成键电子）斥力。 ⑶ 三键斥力＞双键斥力＞单键斥力。
A电子对数 成键对数 孤对电子 数
价电子对几 何构型
2
2
0
3
3
0
2
1
4
4
0
3
1
分子几何 ❖ 实例
构型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直线型 ,BeH2，HgCl2 平面三角形 , BF3 BCl3
H 1S可与3P(Cl),2P(O)组合成分子轨道。而3S Na 与3P(Cl)则不能形成分子轨道，只能发生电子转 移，生成离子键。
B.最大重叠：形成分子轨道时，原子轨道尽可能的最 大重叠，这样能量降低显著,成键效应 大，分子稳定。
C.对称性匹配：原子轨道符号相同，则对称性匹配， 可以重叠生成分子轨道。
五、多中心多电子共价键
(大π键、离域π键、共轭π键)
❖ 形成条件P136
❖ 重要例子
1、苯：C6H6 2、CO323、CO2
4、SO3
六、分子轨道理论介绍
Molecular Orbit Theroy
❖ （1）要点 ❖ （2）分子轨道类型 ❖ （3）组合原则 ❖ （4）典型例子介绍 ❖ （5）分子轨道理论的应用
定。 例CO2 键角1800，键长116.2Pm，直线型分子。
（5）键的极性 极性共价键：不同种原子组成的共价键，共用电子 对偏向电负性大的一侧,正负电荷中心 不重合，例HCl、H2O 非极性共价键：同种原子组成的共价键，正负电荷 中心重合。H—H ，O—O等。 电负性差的大小，判定键的极性： △X→大，极性→大， HF﹥HCl﹥HBr﹥HI 键的极性。 当△X特大时，电子对完全转移→形成离子键 例NaCl ，△X=2.23 ∴形成离子键。
V型 , SnBr2 PbCl2
四面体 , CH4 CCl4
三角锥
NH3
A电子对数 成键对数 孤电子对 数
❖4
2
2
价电子对几 何构型
分子几何 ❖ 实例
构型
V型
H2O
:: ::
5
5
3 4
0
:
:A
:
三角双锥
PCl5
F
2
ClF3
Cl F
F
1
三角双锥
变形四面体
A电子对数 成键对数 成键对数
价电子对几 何构型
+
+-
++ -
匹配
部分匹配 ， 部分不 匹配，成键效应为零。 （稳定与不稳定相互 抵消）
+ +
-
不匹配
（4）同核双原子分子轨道能级图（O2 F2）
第二周期同核双原子分子:B2 （B,C,N)
同核双原子N2分子
写成横式：
A.对O2 F2 (σ1S)(σ1S*)(σ2S)(σ2S*)(σ2PX)
分子轨道理论(molecular orbit theroy)：
VB，杂化，VSEPR，直观的说明了共价键的 本质，分子的空间构型，但也有局限性：
例如:价键理论认为形成共价键的电子，只局限 在两个相邻的原子间运动，缺乏对分子整体的全面 考虑。因此它对有些多原子分子的结构不能说明， 同时对H2+中的单电子键、O2中的三电子键及顺磁 性无法解释。
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
* 2
py
)1(
* 2
pz
)1
3 2
:O O:
有单电子具有顺磁性
B.O = ( 8 - 4 ) = 2
一个σ键 , 2个三电子π键,相当于双键。
(6).异核双原子分子轨道能级 :(CO,NO,)
(σ1S)(σ1S*)(σ2S)(σ2S*)
(π2Py) (π2Pz) (σ2PX)
Cl F
F
900角孤电子对与成键电子对之间的排斥：3个
F
900角成键电子对之间的排斥：2个
F
900角孤电子对之间的排斥：0
Cl F
F
900角孤电子对与成键电子对之间的排斥：6个
900角成键电子对之间的排斥：0
综上所述： ClF3最稳定的空间构型为：T型
b.判断分子结构的规则 确定中心原子价电子层中电子对的数目：
• 判断构型一般顺序规则
1、求价层电子对数P134 2、求中心原子孤对电子对数 3、判断形状P135
价层电子对互斥理论：
VSEPR法
（valence-shell election pair repulsion theroy） 价层电子对互斥理论能很好的预言分子的几何形
状，应用起来简单方便，∴在此介绍给大家 。 (1) 价层电子对互斥理论的基本要点：
b. 分子轨道由原子轨道线性组合而成，数目等于参与 组合的原子轨道数目，其中一半能量低的称为成键 轨道，另一半能量高的轨道称为反键轨道。
c.分子轨道可根据对称性不同分为σ和π型. d.电子需要进入分子轨道中，遵循电子填充三原则.
（2）分子轨道线性组合类型：
σ型分子轨道：S-S重叠
+ +-
s
px
1σ
F:2p F:2s
HF 的分子轨道由H的1s和F 的2s,2pz组成：
3个σ轨道。
其中1σ为成键轨道，
3σ反键轨道，
2σ为非键轨道，
1π轨道实际上是由F的 另外2个2p轨道形成，也是 非键轨道。
5 键参数 表征化学键性质的物理量叫键参数：
键级、键能、键长、键角、键的极性 (1).键级=（成键电子数-反键电子数）/2
四、VSEPR理论
Valance-Shell Electron-Pair Repulsion Theory
• 适于解释ADm型分子形状
• 要点P133-134
1、分子构型采取价层电子对斥力最小 2、构型与价层电子对数的对应关系 3、重键（双键 叁键）视为一个电子对
4、电子对斥力顺序 孤孤＞孤键＞键键
意组合，必须符合以下三原则的方可组成分子轨道。 A.能量近似原则:
如果两个原子轨道能量相差极大则不能有效的 组成分子轨道，只有能量相近的原子轨道才能有效 的组成分子轨道。
1S(H)=-1318 KJmol-1，3P(Cl)=-1259 KJmol-1 2P(O)=-1322 KJmol-1，3S(Na)=-502 KJmol-1
0 6 正八面体 平面正方形
IF5 （7+5）/2=6
1 5 正八面体 四方锥
SO2Cl2 （6+2）/2=4
0 4 四面体 四面体
ClF3 （7+3）/2=5
2 3 三角双锥 T型
由此可见，价层电子对互斥理论在解释分子空间
构型上与杂化轨道理论结果大致相同，且应用方便， 但有缺陷：不能说明键的形成和键的相对稳定性，这 要用价键理论和分子轨道理论来解释。
B.对Li，Be，B，C，N
(π2Py) (π2Py*) (σ2PX*) (π2Pz) (π2Pz*)
(σ1S)(σ1S*)(σ2S)(σ2S*)
(π2Py)
(σ2PX)
(π2Pz)
(π2Py*) (π2Pz*)
(σ2PX*)
(5).应用举例：
N2：分子结构14e：
N2
(1s
)2
(1*s
)2
(
对于分AX子m几型何分构子型：主要取决于中心原子A的价层电 子对相互排斥作用，分子几何构型总是采取使中心 原子A的价层电子对互斥力最小的那种结构。 互型相。例远：离B最eH稳2，定B。e处的于价B层e电的子两只侧有∴2B对eH成2键为电直子线，
对于AXm共价分子：其几何构型取决于中心原 子A的价层电子对的数目和类型（成键电子对）， 根据电子对之间相互排斥最小的原则，分子的几何 构型应采取价层电子对排斥力最小的那种构型。
于C,N,B分子轨道能级相同。
对于CO:14e
(π2Py*) (π2Pz*)
(σ2PX*)
(σ1S)2(σ1S*)2(σ2S)2(σ2S*)2
(π2Py)2 (π2Pz)2
(σ2PX)2
(π2Py*) (π2Pz*)
(σ2PX*)
CO分子中2个π键， 1个σ键。
HF的分子轨道图形
3σ
H:1s 1π 2σ
2.氧族元素作中心原子提供6e，卤族元素提供7e。 3.如果是离子，要加上或减去相应的电子。 4.在AXm中，A与X形成 = 双键、三键，则把它们当成一 个电子对。
5.加合电子 / 2=电子对数目。 例： PO43-：
P中心原子价层电子数=（5+3）=8/2=4对。 NH4+ : 中心 N=（5+4-1）/ 2=4 根据中心原子的价层电子对数目找出合理的空间构型。
σ型分子轨道： S-P重叠
+
-+
能
量
σsp *
+
-
σsp
σ型分子轨道： P-P重叠
π轨道 P-P重叠
π轨道 p-d重叠
+
-+
_
+-
+
+-
π轨道反键
-
-+
Py
dxy
+
-
_
+
π轨道成键
π轨道： d-d 重叠 :
+-+
+-+
dxy
dxy
+-+
+-
-
+
π反键轨道
+ -
+
-
+
-
π成键轨道
（3）原子轨道线性组合原则 分子轨道由原子轨道线性组合而成，但不是任
3
平面三角形 面三角形
SO2 (6+0)/2=3 1
2
平面三角形
V型
SO42- (6+0+2)/2=4 0
4
四面体
四面体
NO2 （5+0）/2=2.5（3） 1 2 平面三角形 V型
PCl5 （5+5）/2=5
0 5 三角双锥 三角双锥
SF6 （6+6）/2=6
0 6 正八面体 正八面体
XeF4 （8+4）/2=6
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
2
px
)2
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
2
px
)2
B.O 1 (成键电子数 反键电子数） 2
键级 B.O = ( 10 - 4 ) /2= 3
一个σ键，2个π键， 三键。
O2结构
O2
KK
(2s
)2
(
* 2s
)2
(
2
px
（3）键长： 分子中两个原子核间距离。（可用量子力学计
算 或光谱学实验测定）
键长→短，键→强，越牢固，分子越稳定
（4）键角： 键与键之间的夹角。它是反映分子空间构型的重
要因素。例H2O中键角104.50，V型。 键角可通过光谱衍射实验测定，也可用量子力学
近似计算。 一般分子的键长键角确定，分子的空间构型即确
键能。D(H--Cl)=431kJ·mol-1
D(Cl--Cl)=244kJ·mol-1
对多原子分子，如NH3: N-H键能=（D1+D2+D3）/3=386KJ/mol 即等于三个NH键的平均离解能。
键能→大，化学键→稳定，分子→稳定。
键能通过电化学或光谱学实验测定. 键级、键能表征键的强弱，分子的稳定性。
分子轨道MO法着重于从分子整体来考虑，它可 以解释分子中存在的电子对键，单电子键，三电子 键的形成，对多原子分子的结构也能比较好的说明。 ∴MO法近来发展较快，在共价键理论中占有非常重 要的地位。
（1）分子轨道理论的基本要点（简要介绍）
a.在分子中，电子不从属于某个原子，而是在整个分 子中运动，每个电子的运动也可用Ψ来表述，称之 为分子轨道。
键级的大小说明两个原子之间化学键的强度，键级 越大，键越牢固，分子越稳定。
从另一角度解释键级：两原子之间成键的数目，
如N：N2三键∴ 键级=3。 而在O2双键，∴键级=2。 HF 单键：键级=1）
（2）键能： 在绝对零度下，将基态的双原子分子AB拆成基
态A和B所需的能量叫AB键离解能。DA-B 表示，即
C.判断下列共价分子的几何构型： BeCl2 ，BCl3 ，SO3 ，SO42- ，NH3 ，H2O ，NO2 ， PCl5 ，ClF3 ，SF6 ，XeF4 ，IF5
解：分 子 价层电子对 孤对电子 成键电子 价电子对构型 分子构型
BeCl2 (2+2)/2=2 0
2
直线
直线
BCl3 (1+3)/2=3 0
分子几何 ❖ 实例
构型
6
6
0
5
1
4
2
八面体 八面体
八面体
SF6
四方锥
八面体
:: A
::
平面正方形 ICl4- XeF4
::
几个实例
ClF3 ：T型
F
900角孤电子对之间的排斥：无
Cl F
900角孤电子对与成键电子对之间的排斥：4个
F
900角成键电子对之间的排斥：2个
900角孤电子对之间的排斥：1个
价层电子对的斥力大小： ⑴ 电子对之间夹角越小，斥力越大。 ⑵（孤对电子—孤对电子）斥力＞（孤对电子—
成键电子）斥力＞（成键电子—成键电子）斥力。 ⑶ 三键斥力＞双键斥力＞单键斥力。
A电子对数 成键对数 孤对电子 数
价电子对几 何构型
2
2
0
3
3
0
2
1
4
4
0
3
1
分子几何 ❖ 实例
构型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直线型 ,BeH2，HgCl2 平面三角形 , BF3 BCl3
H 1S可与3P(Cl),2P(O)组合成分子轨道。而3S Na 与3P(Cl)则不能形成分子轨道，只能发生电子转 移，生成离子键。
B.最大重叠：形成分子轨道时，原子轨道尽可能的最 大重叠，这样能量降低显著,成键效应 大，分子稳定。
C.对称性匹配：原子轨道符号相同，则对称性匹配， 可以重叠生成分子轨道。
五、多中心多电子共价键
(大π键、离域π键、共轭π键)
❖ 形成条件P136
❖ 重要例子
1、苯：C6H6 2、CO323、CO2
4、SO3
六、分子轨道理论介绍
Molecular Orbit Theroy
❖ （1）要点 ❖ （2）分子轨道类型 ❖ （3）组合原则 ❖ （4）典型例子介绍 ❖ （5）分子轨道理论的应用
定。 例CO2 键角1800，键长116.2Pm，直线型分子。
（5）键的极性 极性共价键：不同种原子组成的共价键，共用电子 对偏向电负性大的一侧,正负电荷中心 不重合，例HCl、H2O 非极性共价键：同种原子组成的共价键，正负电荷 中心重合。H—H ，O—O等。 电负性差的大小，判定键的极性： △X→大，极性→大， HF﹥HCl﹥HBr﹥HI 键的极性。 当△X特大时，电子对完全转移→形成离子键 例NaCl ，△X=2.23 ∴形成离子键。
V型 , SnBr2 PbCl2
四面体 , CH4 CCl4
三角锥
NH3
A电子对数 成键对数 孤电子对 数
❖4
2
2
价电子对几 何构型
分子几何 ❖ 实例
构型
V型
H2O
:: ::
5
5
3 4
0
:
:A
:
三角双锥
PCl5
F
2
ClF3
Cl F
F
1
三角双锥
变形四面体
A电子对数 成键对数 成键对数
价电子对几 何构型
+
+-
++ -
匹配
部分匹配 ， 部分不 匹配，成键效应为零。 （稳定与不稳定相互 抵消）
+ +
-
不匹配
（4）同核双原子分子轨道能级图（O2 F2）
第二周期同核双原子分子:B2 （B,C,N)
同核双原子N2分子
写成横式：
A.对O2 F2 (σ1S)(σ1S*)(σ2S)(σ2S*)(σ2PX)
分子轨道理论(molecular orbit theroy)：
VB，杂化，VSEPR，直观的说明了共价键的 本质，分子的空间构型，但也有局限性：
例如:价键理论认为形成共价键的电子，只局限 在两个相邻的原子间运动，缺乏对分子整体的全面 考虑。因此它对有些多原子分子的结构不能说明， 同时对H2+中的单电子键、O2中的三电子键及顺磁 性无法解释。
)2
(
2
py
)2
(
2
pz
)2
(
* 2
py
)1(
* 2
pz
)1
3 2
:O O:
有单电子具有顺磁性
B.O = ( 8 - 4 ) = 2
一个σ键 , 2个三电子π键,相当于双键。
(6).异核双原子分子轨道能级 :(CO,NO,)
(σ1S)(σ1S*)(σ2S)(σ2S*)
(π2Py) (π2Pz) (σ2PX)
Cl F
F
900角孤电子对与成键电子对之间的排斥：3个
F
900角成键电子对之间的排斥：2个
F
900角孤电子对之间的排斥：0
Cl F
F
900角孤电子对与成键电子对之间的排斥：6个
900角成键电子对之间的排斥：0
综上所述： ClF3最稳定的空间构型为：T型
b.判断分子结构的规则 确定中心原子价电子层中电子对的数目：
• 判断构型一般顺序规则
1、求价层电子对数P134 2、求中心原子孤对电子对数 3、判断形状P135
价层电子对互斥理论：
VSEPR法
（valence-shell election pair repulsion theroy） 价层电子对互斥理论能很好的预言分子的几何形
状，应用起来简单方便，∴在此介绍给大家 。 (1) 价层电子对互斥理论的基本要点：
b. 分子轨道由原子轨道线性组合而成，数目等于参与 组合的原子轨道数目，其中一半能量低的称为成键 轨道，另一半能量高的轨道称为反键轨道。
c.分子轨道可根据对称性不同分为σ和π型. d.电子需要进入分子轨道中，遵循电子填充三原则.
（2）分子轨道线性组合类型：
σ型分子轨道：S-S重叠
+ +-
s
px
1σ
F:2p F:2s
HF 的分子轨道由H的1s和F 的2s,2pz组成：
3个σ轨道。
其中1σ为成键轨道，
3σ反键轨道，
2σ为非键轨道，
1π轨道实际上是由F的 另外2个2p轨道形成，也是 非键轨道。
5 键参数 表征化学键性质的物理量叫键参数：
键级、键能、键长、键角、键的极性 (1).键级=（成键电子数-反键电子数）/2
四、VSEPR理论
Valance-Shell Electron-Pair Repulsion Theory
• 适于解释ADm型分子形状
• 要点P133-134
1、分子构型采取价层电子对斥力最小 2、构型与价层电子对数的对应关系 3、重键（双键 叁键）视为一个电子对
4、电子对斥力顺序 孤孤＞孤键＞键键
意组合，必须符合以下三原则的方可组成分子轨道。 A.能量近似原则:
如果两个原子轨道能量相差极大则不能有效的 组成分子轨道，只有能量相近的原子轨道才能有效 的组成分子轨道。
1S(H)=-1318 KJmol-1，3P(Cl)=-1259 KJmol-1 2P(O)=-1322 KJmol-1，3S(Na)=-502 KJmol-1
0 6 正八面体 平面正方形
IF5 （7+5）/2=6
1 5 正八面体 四方锥
SO2Cl2 （6+2）/2=4
0 4 四面体 四面体
ClF3 （7+3）/2=5
2 3 三角双锥 T型
由此可见，价层电子对互斥理论在解释分子空间
构型上与杂化轨道理论结果大致相同，且应用方便， 但有缺陷：不能说明键的形成和键的相对稳定性，这 要用价键理论和分子轨道理论来解释。
B.对Li，Be，B，C，N
(π2Py) (π2Py*) (σ2PX*) (π2Pz) (π2Pz*)
(σ1S)(σ1S*)(σ2S)(σ2S*)
(π2Py)
(σ2PX)
(π2Pz)
(π2Py*) (π2Pz*)
(σ2PX*)
(5).应用举例：
N2：分子结构14e：
N2
(1s
)2
(1*s
)2
(
对于分AX子m几型何分构子型：主要取决于中心原子A的价层电 子对相互排斥作用，分子几何构型总是采取使中心 原子A的价层电子对互斥力最小的那种结构。 互型相。例远：离B最eH稳2，定B。e处的于价B层e电的子两只侧有∴2B对eH成2键为电直子线，
对于AXm共价分子：其几何构型取决于中心原 子A的价层电子对的数目和类型（成键电子对）， 根据电子对之间相互排斥最小的原则，分子的几何 构型应采取价层电子对排斥力最小的那种构型。
于C,N,B分子轨道能级相同。
对于CO:14e
(π2Py*) (π2Pz*)
(σ2PX*)
(σ1S)2(σ1S*)2(σ2S)2(σ2S*)2
(π2Py)2 (π2Pz)2
(σ2PX)2
(π2Py*) (π2Pz*)
(σ2PX*)
CO分子中2个π键， 1个σ键。
HF的分子轨道图形
3σ
H:1s 1π 2σ