分子的立体构型

A
3.价层电子对的空间构型（即VSEPR模型）
电子对数目：2
VSEPR模型：直线形
3
平面三角形
4
正四面体形
4. VSEPR模型应用——预测分子立体构型
分子或 离子
CO2
CO32-
SO2
σ键电子对
数
2
3
2
孤电子对 VSEPR模 分子的立体
数
型及名称 构型及名称
0
直线形
O
C
O
直线形
O
0
OC
平面三角形 平面三角形
F
B
B： 1s22s22p1没有3个成单电子
F
2p
2s
激发 2s
F
2p
sp2 sp2杂化
sp3杂化轨道的形成过程
z
z
z
z
109°28′
y
y
y
Baidu Nhomakorabea
y
x
x
x
x
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,
形成4个sp3 杂化轨道。
每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，
含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分
在多原子构成的分子中，由于原子间排 列的空间位置不一样，使得分子有不同 的结构，这就是所谓的分子的立体构型。
一、形形色色的分子
1、三原子分子立体结构
CO2
直线形
180°
H2O
V形 105°
2、四原子分子立体结构
HCHO
平面三角形 120°
NH3
三角锥形 107°
3、五原子分子立体结构
正四面体
CH4
物质
价电 中心原 子对 子杂化
数 轨道类型
杂化轨道/ 电子对空
间构型
轨道 夹角
分子空 间构型
键角
气态
2 BeCl2 2 CO2
3 BF3 4 CH4 4 NH4+ 4 H2O 4 NH3 4 PCl3
sp 直线形 180°直线形 180°
sp 直线形 180°直线形 180°
sp2 平面三角形 120°平 角面 形三 120°
2.要点： （1）参与杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级 组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数 目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子 轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；
三、杂化理论简介
2.要点： （1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一 能级组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数 目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子 轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；
形成2个sp杂化轨道。 每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，
含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分
两个轨道间的夹角为180°，呈直线型
例如： Sp 杂化 —— BeCl2分子的形成
Cl
Be
Cl
180°sp
px
px
Be原子C：l 1s22s2
没有单个电子， Cl
2p
2p
2s
激发 2s
sp
sp杂化
测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不 同，什么原因？
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？
二、价层电子对互斥理论
1.内容
对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对
（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之 间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取 电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥 力最小，分子或离子的体系能量最低,最稳定。
A的价层电子对数
A的杂化轨道数 杂化轨道类型
A的价电子空间构型 （VSEPR模型）
A的杂化轨道空间构型
ABm型分子或离子 空间构型
2 2 sp 直线型
直线型
直线型
3
4
3
4
sp2
sp3
平面三角形 正四面体
平面三角形 正四面体
平面三角 正四面体或三 形或V形 角锥形或V形
课堂练习
例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表
4、其它
P4
正四面体 60°
C2H2
直线形 180°
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
• 分子世界如此形形色色，异彩纷呈， 美不胜收，常使人流连忘返。
• 那么分子结构又是怎么测定的呢
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
（指导阅读P39）
H2O H :O : H
2
NH3 H :N :H
3
HH
CH4 H :C :H
4
H
CO2 :O::C::O: 2
2
2
4
3
1
4
4
0
4
2
0
2
价层电子对互斥理论内容剖析
排斥力最小
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对
（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之 间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取 电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥 力最小，分子体系能量最低,最稳定。
sp2杂化轨道的形成过程
120°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,
形成3个sp2 杂化轨道。 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，
含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分
每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形
例如： Sp2 杂化 —— BF3分子的形成
电 电 类型 布模型 子子 对对 数数
立体结构 实 例
2
直线 形
2
0 AB2
直线形
CO2
3
平面 三角
3
0 AB3
形
2 1 AB2
平面三角形
BF3
V形
SO2
价 若 VSEPR 中σ键心电 原孤对子 孤分 电 子 对 数 为 0 ， 则实 例
层 模V型SEP子R对模电型子与子分子电立子对体的构排布型一分子致构，型 若
2p 2s
杂化
2 对孤对电子
排斥力：孤电子对-孤电子对>孤电子对成键电子对>成键电子对-成键电子对
三、杂化理论简介
4.杂化类型判断：
因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来 容纳孤电子对，故有
杂化轨道数=中心原子价层电子对数
=中心原子孤电子对数＋σ键电子对数（配位原子数）
杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的中 心原子价层电子对数，再由杂化轨道数判断杂 化轨道类型。
• PCl5 三角双锥形
判断分子空间构型方法：先通过价层电子对 数，确定VSEPR模型，再略去中心原子上 孤电子对，确定分子（离子）的立体构型。
应用反馈
化学式
H2S BF3 NH2-
中心原子
孤对电子 数
σ键电子 对数
VSEPR模型
空间构型
2
2
正四面体
V形
0
3
平面三角形 平面三角形
2
2
正四面体
V形
第二节 分子的立体构型
第二课时——杂化轨道理论
活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4 的立体构型
1.写出碳原子的核外电子排布图，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
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
C：2s22p2 2s
2p
2p
2s 激发
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。
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成什么立体构型?
电 子
孤电子数对数对数不为类型0，模则型二者不一致
对
数
4
4
正四 面
3
体
2
0 AB4 1 AB3 2 AB2
正四面体 CH4
三角锥形 NH3
V形
H2O
• 4、请你根据价层电子对互斥理论，判断出 下列分子的空间构型。
• PCl3 • SO3 • SiCl4 • SCl2
三角锥形 平面三角形 正四面体 V形
杂化轨道 每个轨道的成分 轨道间夹角( 键角)
sp
1/2 s，1/2 p
180°
sp2
1/3 s，2/3 p
120°
sp3
1/4 s，3/4p
109°28′
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
H2O原子 轨道杂化
单 不电等O子性原，杂子可：化形2：成s22参2p个4 与共杂价有化键2个，的各原子轨道进行成分上的 键角应当是90°不，W均h匀y?混合。某个杂化轨道有孤电子对
σ键电子对和 孤对电子对
排斥力最小
2.价层电子对数的计算
价层电子对数 = σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数
⑴σ键电子对数 = σ键个数= 与中心原子结合的原子数
⑵中心原子上的孤电子对数 =½（a-xb) 配位原子
a: 对于分子：为中心原子的价电子数
(对于阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子 的电荷数；对于阴离子： a为中心原子的价电子 数加上离子的电荷数） x 为配位原子数 b 为配位原子最多能接受的电子数(H为1，其他 原子为“8-该原子的价电子数）
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个 sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、 能量和键角都完全相同的S-SP3σ键，从而构成一 个正四面体构型的分子。
三、杂化理论简介
1.概念：在形成分子时，由于原子的相互影响,若干 个不同类型但能量相近的原子轨道混合起来，重新组 合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成 的新轨道就称为杂化轨道。
（3）为使相互间排斥力最小，杂化轨道在空间取最 大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同；
★对于非过渡元素，由于ns和np能级接近，往往采 用“sp”型杂化（分为sp杂化、sp2杂化、sp3杂化）
sp杂化轨道的形成过程
180°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,
分子的立体构型
活动：
1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点 是否一定在同一直线？
迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两 个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别 是什么？
O2
HCl
活动：
2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点 是否一定在同一直线上？ 迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成 三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分 别是什么？
早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得 出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测 定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时 的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某 些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个 化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出 分子的立体结构。
杂化轨道数=中心原子孤电子对数＋配位原子数
代表物 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
杂化轨道数 0＋2＝2 0＋3＝3 0＋4＝4 1＋2＝3 1＋3＝4 2＋2＝4
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3
对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨 道数恰好与A的价层电子对数相等。
正四 109.28′
sp3
正四 面体
面体 109.5°V形
109.28′ 105°
三角 107.18′
锥形 107.18′
例题2：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同
的是
(B )
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
练习：孤电子对的计算 =½（a-xb)
分子或 中心原 a
x
b
离子 子
H2O
O
6
2
1
SO2
S
6
2
2
NH4+
N
5-1=4
4
1
CO32- C
4+2=6 3
2
中心原子 上的孤电 子对数
2
1
0
0
练习：价层电子对的计算
代表 电子式 中心原子结合 σ键电子 孤对电 价层电
物
原子数
对
子对 子对数
: : :: : : : :
每两个轨道间的夹角为109.5°， 空间构型为正四面体型
例如： Sp3 杂化 —— CH4分子的形成
C：2s22p2 2s
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
CH4原子 2s
轨道杂化
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。
O
1
平面三角形
OS
V形 O
中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成 键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR模型中的孤电子对
分子或 离子
CH4
NH3
H2O
价层电子对 数
4
4
4
孤电子对 VSEPR模 分子的立体
数
型及名称 构型及名称
H
0
正四面体
H
C
H
正四面H体
1
正四面体
N
H
H
H 三角锥形
2
正四面体
O
H H
V形
判断分子空间构型方法：
价层电子对数
略去孤电子对
VSEPR模型
分子（离子）的立体构型
排斥力： 孤电子对-孤电子对 ﹥孤电子对-σ键电子对 ﹥
σ键电子对-σ键电子对
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价
σ孤
层 VSEPR 键 对 分子 电子对的排
电 子 模型 对 数