化学选修三第二章第二节分子的立体构型

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选修三第二章

第2节 分子的立体构型 第2节 分子的立体构型

一、常见分子的空间构型

1.双原子分子都是直线形，如：HCl 、NO 、O 2、N 2 等。

2.三原子分子有直线形，如CO 2、CS 2等；还有“V ”形，如H 2O 、H 2S 、SO 2等。

3.四原子分子有平面三角形，如BF 3、BCl 3、CH 2O 等； 有三角锥形，如NH 3、PH 3等； 也有正四面体，如P 4。

4.五原子分子有正四面体，如CH 4、CCl 4等，也有不规则四面体，如CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3。 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。

二、价层电子对互斥理论（Valance Shell Electron Pair Repulsion Theory ）简称VSEPR 适用AD m 型分子

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、用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型的一般步骤： (1)确定中心原子A 价层电子对数目 法1．经验总结

中心原子的价层电子对数=

2

1

（中心离子价电子数+配对原子提供电子总数） 对于AB m 型分子(A 为中心原子，B 为配位原子)，计算方法如下：

n ＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m 2

注意：①氧族元素的氧做中心时：价电子数为 6, 如 H 2O ，H 2S ；做配体时:提供电子数为 0，如在 CO 2

中。

②如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO -

34中P 原子价层电子数5+

（0×4）+3 = 8；NH +4 中N 原子的价层电子数5+（1×4）－1 = 8。 ③结果为单电子时视作有一个电子对。

例：IF 5 价层电子对数为

21

[7+（5×1）] = 6对 正八面体（初步判断） N H +4 价层电子对数为

21

[5+（4×1）－1] = 4对 正四面体 PO -

34 价层电子对数为

21[5+（0×4）+3] = 4对 正四面体 NO 2 价层电子对数为2

1

[5+0] = 2.5−→−

3对 平面三角形 法2. 确定中心原子A 价层电子对数目-----普遍规则

中心原子A 价层电子对数目=成键电子对数+孤对电子数 (VP = BP + LP ) VP 是价层电子对，BP 是成键电子对（BOND ），LP 是孤对电子对（LONE PAIR ） VP = BP + LP =与中心原子成键的原子数+中心原子的孤对电子对数LP

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=配位原子数+LP

Lp =

2

1

(中心原子价电子数—配位原子未成对电子数之和) IF 5 Lp =21

[7－(5×1)] = 1

构型由八面体−→−四方锥

NH +4

Lp =21

[（5－1）－（4×1）] = 0 正四面体 PO -

34

Lp =21[（5+3）－（4×2）] = 0 正四面体 SO -

24

Lp =21[（6+2）－（4×2）] = 0 正四面体 NO 2 Lp =21[5－（2×2）] =

21

−→− 1 构型由三角形−→−V 形 SO -

23 Lp =2

1[（6+2）－（3×2）] = 1 构型由四面体−→−

三角锥

法3：由Lewis 结构式或结构式直接写出，双键、三键都是1对电子

P Cl

Cl

Cl Cl

Cl

P Cl Cl Cl

P Cl

Cl

Cl Cl +Cl P Cl Cl

Cl

Cl

Cl

-

Cl Cl Cl

Cl +Cl P Cl Cl Cl Cl Cl -

VP: 5 4 4 6 4

(2)价层电子对数目 2 3 4 5 6 价层电子对构型 直线形 三角形 四面体 三角双锥 八面体

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(3)分子空间构型确定

价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。

当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； 电子对数 目 中心原子杂化类型 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子 对 数 电子对的 排列方式 分子的

空间构型

实 例

2 sp 直 线 2 0 直 线 BeCl 2

CO 2

3

sp 2

三角形

3

三角形 BF 3

SO 3 2 1

V —形 SnBr 2 PbCl 2 4

sp

3

四面体

4

四面体

CH 4 CCl 4 3 1

三角锥

NH 3 PCl 3 2 2

V —形

H 2O

①AD m 型分子的空间构型总是采取A 的价层电子对相互斥力最小的那种几何构型； ②分子构型与价层电子对数有关（包括成键电子对和孤电子对）； ③分子中若有重键（双、叁键）均视为一个电子对； ④电子对的斥力顺序：

孤电子对－孤电子对>孤电子对－键对>键对－键对

由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键>双键>单键。 叁键与叁键＞叁数与双键＞双键与双键＞双键与单键＞单与单键。 4、价层电子对斥力作用对键角影响的定性解释

由于键合电子对受到左右两端带正电原子核的吸引，而孤对电子对只受到一端原子核吸引，相比之下，孤对电子对较“胖”，占据较大的空间，而键合电子对较“瘦”，占据较小的空间。这样就解释了斥力大小的顺序：孤电子对-孤电子对>孤电子对-键电子对>键电子对-键电子对。如：CH 4、NH 3、H 2O 中的键角∠HAH 分别为109.5°、107.3°、104.5°。

类似地，重键较单键占据较大的空间，故有斥力大小的顺序：t-t>t-d>d-d>d-s>s-s(t-叁键，d-双键，s-单键)

又如，SO 2Cl 2分子属AX 4L 0=AY 4，因S=O 键是双键，S-Cl 键是单键，据顺序有：∠OSO>109°28''''∠ClSCl<∠OSCl<109°28''''。

此外，键的极性对键角也有影响。中心原子电负性较大，成键电子对将偏向中心原子，成键电子对之间斥力增大，键角增大，如：NH 3、PH 3、AsH 3分子中的键角(∠HAH)依次为107°、93.08°、91.8°;配位原子电负性较大，成键电子对将偏离中心原子，成键电子对之间斥力减小，键角减小，如：H 2O 、OF 2分