分子的空间构型与分子性质 PPT课件
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第2节 共价键与分子的空间构型
复习回顾
共价键
σ键 成键方式 “头碰头”,呈轴对称 π键 成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称
键参数
键能 键长 键角
衡量化学键的强弱 描述分子的立体结构的重要因素
形形色色的分子
O2
HCl
H2O
CO2
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P4
CH4
CH3CH2OH
CH3COOH
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
CCl4
NH3
H2O
180° 120° 109o28' 107o18' 104o45'
一般方法
1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个 叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的 是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的 是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。
2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.
直线形
HgCl2
3
平面 三角
3
0
AB3
形
2 1 AB2
平面三角形 BF3
角形
PbCl2
价 价层 成键 孤对 分 电子对的排布 分子构型 实 例
层 电子 电子 电子 子 方式
电 对排 对数 对数 类
子布
型
对
数
4
4 四面
体
3
0 AB4 1 AB3
正四面体 CH4 三角锥形 NH3
2
2 AB2
角形
H2O
等性sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
BeCl2分子形成
2p 2s
2p
2s 激发
杂化 直线形
Be基态
180
Cl Be
激发态
Cl
键合
sp杂化态 直线形
化合态
碳的sp杂化轨道
sp杂化： 夹角为180°的直线形杂 化轨道。
利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素 的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型。
中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型
价 价层 成 孤 分子 电子对的排 分子构型 实 例
层 电子 键 对 类型 布方式
电 对排 电 电
子 布 子子
对
对对
数
数数
直线 2 形 2 0 AB2
类型 实例
H2 X2型
N2
结构
键极性 分子极性 形状
非极性 键
非极性分 子
直线型
非极性 键
非极性分 子
直线型
常见分子的构型及其分子的极性（二）
类型 实例
HF XY型
NO
结构
键极性 分子极性 形状 极性键 极性分子 直线型 极性键 极性分子 直线型
常见分子的构型及其分子的极性（三）
类型 实例
CO2
练习
1. 下列化学键中，都属于极性共价键的是： A. 共价化合物中的化学键 B. 离子化合物中的共价键 C. 同种元素原子间的共价键 D. 不同元素原子间的共价键
2. X、Y、Z是三种常见的短周期元素，可以形成XY2、Z2Y、XY3、 Z2Y2、Z2X等化合物，已知Y的离子和Z的离子有相同的电子层结 构，X离子比Y离子多1个电子层。
反应的化学方程式为_2_N__a2_O__2＋___2_H_2_O_＝__4_N__a_O_H__＋___O_2_↑_
如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？
sp3
饱和碳
sp2
双键碳
sp
叁键碳
NH3 的空间构型
H2O 的空间构型
几种常见的杂化轨道类型
杂化类型
sp
sp2
sp3
杂化轨道排布 直线形 三角形
四面体
杂化轨道中孤
对电子数
0
0
0
1
2
分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角锥 角 形
实例 键角
BeCl2 BF3
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。
极性键
由不同元素的原子形 成的共价键一般是极性 键，如HCl、CO2 、 CCl4、SO42－、OH－等 都含有极性键。
在化合物分子中，不同种原子形 成 的共价键，由于不同原子吸引 电子的能力不同，共用电子对必 然偏向吸引电子能力强的原子一 方，因而吸引电子能力较强的原 子一方相对地显负电性，吸引电 子能力较弱的原子一方相对地显 正电性。这样的共价键叫做极性 共价键，简称极性键。
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
C
2s
2px 2py 2pz
2s
2px
2py
2pz
分子式为什么是CH4， 而不是CH2或CH3？
CH4分子为什么具有正 四面体的空间构型？
1.杂化轨道理论简介
当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个 2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个能量 相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109 28 ′，表示这4个轨 道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：
同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组 合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120°，分子的 几何构型为平面正三角形。
BF3分子形成
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
B
120°
F
FΒιβλιοθήκη Baidu
sp2 杂化态
碳的sp2杂化轨道
sp2杂化： 三个夹角为120°的平面 三角形杂化轨道。
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。
键的极性与分子的极性的区别与联系
概念
键的极性
分子的极性
含义
SO2 X2Y 型
H2O
结构
键极性 极性键
分子极性 形状
非极性分 子
直线型
极性键 极性分子 角型
极性键 极性分子 角型
H2S
极性键 极性分子 角型
常见分子的构型及其分子的极性（四）
类型 实例
BF3 XY3 型
NH3
结构
键极性 分子极性 形状
极性键
非极性分 平面三
子
角型
极性键
极性分子
三角锥 型
常见分子的构型及其分子的极性（五）
2个π键 1个π键
1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
B
C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
2、对SO2与CO2说法正确的是D( ) A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化轨道
C.S原子和C原子上都没有孤对电子
D.SO2为V形结构， CO2为直线形结构 3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子
（二）
ClO
3
的空间构型
在ClO3中，Cl 有7个价电子，O不提供电子，再加上
得到的1个电子，价层电子总数为8个，价层电子对为4
对。Cl的价层电子对的排布为四面体，四面体的 3 个
顶角被3个O占据，余下的一个顶角被孤对电子占据，
因此ClO
3
为三角锥形。
（三） PCl5 的空间构型
在 PCl5 中，P 有5个价电子，5 个Cl分别提供1个电子， 中心原子共有5对价层电子对，价层电子对的空间排布 方式为三角双锥，由于中心原子的价层电子对全部是 成键电子对，因此PCl5 的空间构型为三角双锥形。
类型 实例
CH4 XY4 型
CCl4
结构
键极性 分子极性 形状
极性键
非极性分 正四面
子
体型
极性键
非极性分 正四面
子
体型
小结
离子键
化学键
非极性键
共价键
极性键
非极性分子 极性分子 非极性分子
相似相溶
极性分子易溶于极性溶剂中； 非极性分子易溶于非极性溶剂中。
例如：碘（非极性分子）易溶于四氯化碳（非极性分子）， 但是在水（极性分子）中溶解度很小。
极性键和非极性键 极性分子和非极性分子
决定因素 是否由同种元素原子形成 分子构型和键的极性
联系
1. 以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；
2. 以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；
3. 以极性键结合的多原子分子，是否是极性分子， 由该分子的空间构型决定。
说明
键有极性，分子不一定有极性。
常见分子的构型及其分子的极性（一）
2、确定分子空间构型的简易方法
——价层电子对互斥理论
共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。 分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排 斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。
利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的 空间构型的步骤如下：
（1）确定中心原子的价层电子对数： 价层电子对数＝（中心原子的价电子数＋
（1）X离子符号为_____S__2－______ （2）Z2Y对应水化物的碱性比LiOH_____强______ （3）Z2X属于__离__子___（共价或离子）化合物，它与氯水反应的
化学方程式为_N__a_2S_＋___C_l_2＝__2_N__a_C_l_＋___S__ （4）Z2Y2中含有___离__子__ 键和__非__极__性__共__价___键，它溶于水时发生
的几何构型。
(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2
分子构型与分子性质
非极性键
在单质分子中，同种原子形成共 价键，两个原子吸引电子的能力 相同，共用电子对不偏向任何一 个原子，因此成键的原子都不显 电性。这样的共价键叫做非极性 共价键，简称非极性键。
由相同元素的原子形成的共价键是非极性键。如单质 分子（如H2、Cl2、O3、P4等）、某些共价化合物（如乙醇、 乙烯等）和某些离子化合物（如Na2O2等）含有非极性键。
对数 布
对数 对数
6
0 AB6
正八面体 SF6
6 八面体 5
1 AB5
四方锥形 IF5
4
2 AB4
平面正方 形
ICl
4
1、写出HCN分子和CH2O分子的结构式。
H-C≡N
H-C=O |
H
2．对H直C线N形分子和CH平2面O分三子角的形立体结构进行预测。
3．写出HspC杂N分化子和spC2杂H化2O分子的中心原子的杂化类型。 4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。
配位原子提供的电子数±离子电荷数 )/2 • 式中：中心原子的价电子数=主族序数 • 例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8 • 配位原子提供的价电子数： • H与卤素：1，O与S为0 N原子做配位原子时为-1 • 当中心原子的价电子数为奇数时要加1 • 例如：SO42- VP=(6+0+2)/2=4
复习回顾
共价键
σ键 成键方式 “头碰头”,呈轴对称 π键 成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称
键参数
键能 键长 键角
衡量化学键的强弱 描述分子的立体结构的重要因素
形形色色的分子
O2
HCl
H2O
CO2
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P4
CH4
CH3CH2OH
CH3COOH
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
CCl4
NH3
H2O
180° 120° 109o28' 107o18' 104o45'
一般方法
1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个 叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的 是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的 是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。
2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.
直线形
HgCl2
3
平面 三角
3
0
AB3
形
2 1 AB2
平面三角形 BF3
角形
PbCl2
价 价层 成键 孤对 分 电子对的排布 分子构型 实 例
层 电子 电子 电子 子 方式
电 对排 对数 对数 类
子布
型
对
数
4
4 四面
体
3
0 AB4 1 AB3
正四面体 CH4 三角锥形 NH3
2
2 AB2
角形
H2O
等性sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
BeCl2分子形成
2p 2s
2p
2s 激发
杂化 直线形
Be基态
180
Cl Be
激发态
Cl
键合
sp杂化态 直线形
化合态
碳的sp杂化轨道
sp杂化： 夹角为180°的直线形杂 化轨道。
利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素 的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型。
中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型
价 价层 成 孤 分子 电子对的排 分子构型 实 例
层 电子 键 对 类型 布方式
电 对排 电 电
子 布 子子
对
对对
数
数数
直线 2 形 2 0 AB2
类型 实例
H2 X2型
N2
结构
键极性 分子极性 形状
非极性 键
非极性分 子
直线型
非极性 键
非极性分 子
直线型
常见分子的构型及其分子的极性（二）
类型 实例
HF XY型
NO
结构
键极性 分子极性 形状 极性键 极性分子 直线型 极性键 极性分子 直线型
常见分子的构型及其分子的极性（三）
类型 实例
CO2
练习
1. 下列化学键中，都属于极性共价键的是： A. 共价化合物中的化学键 B. 离子化合物中的共价键 C. 同种元素原子间的共价键 D. 不同元素原子间的共价键
2. X、Y、Z是三种常见的短周期元素，可以形成XY2、Z2Y、XY3、 Z2Y2、Z2X等化合物，已知Y的离子和Z的离子有相同的电子层结 构，X离子比Y离子多1个电子层。
反应的化学方程式为_2_N__a2_O__2＋___2_H_2_O_＝__4_N__a_O_H__＋___O_2_↑_
如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？
sp3
饱和碳
sp2
双键碳
sp
叁键碳
NH3 的空间构型
H2O 的空间构型
几种常见的杂化轨道类型
杂化类型
sp
sp2
sp3
杂化轨道排布 直线形 三角形
四面体
杂化轨道中孤
对电子数
0
0
0
1
2
分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角锥 角 形
实例 键角
BeCl2 BF3
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。
极性键
由不同元素的原子形 成的共价键一般是极性 键，如HCl、CO2 、 CCl4、SO42－、OH－等 都含有极性键。
在化合物分子中，不同种原子形 成 的共价键，由于不同原子吸引 电子的能力不同，共用电子对必 然偏向吸引电子能力强的原子一 方，因而吸引电子能力较强的原 子一方相对地显负电性，吸引电 子能力较弱的原子一方相对地显 正电性。这样的共价键叫做极性 共价键，简称极性键。
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
C
2s
2px 2py 2pz
2s
2px
2py
2pz
分子式为什么是CH4， 而不是CH2或CH3？
CH4分子为什么具有正 四面体的空间构型？
1.杂化轨道理论简介
当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个 2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个能量 相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109 28 ′，表示这4个轨 道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：
同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组 合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120°，分子的 几何构型为平面正三角形。
BF3分子形成
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
B
120°
F
FΒιβλιοθήκη Baidu
sp2 杂化态
碳的sp2杂化轨道
sp2杂化： 三个夹角为120°的平面 三角形杂化轨道。
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。
键的极性与分子的极性的区别与联系
概念
键的极性
分子的极性
含义
SO2 X2Y 型
H2O
结构
键极性 极性键
分子极性 形状
非极性分 子
直线型
极性键 极性分子 角型
极性键 极性分子 角型
H2S
极性键 极性分子 角型
常见分子的构型及其分子的极性（四）
类型 实例
BF3 XY3 型
NH3
结构
键极性 分子极性 形状
极性键
非极性分 平面三
子
角型
极性键
极性分子
三角锥 型
常见分子的构型及其分子的极性（五）
2个π键 1个π键
1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
B
C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
2、对SO2与CO2说法正确的是D( ) A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化轨道
C.S原子和C原子上都没有孤对电子
D.SO2为V形结构， CO2为直线形结构 3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子
（二）
ClO
3
的空间构型
在ClO3中，Cl 有7个价电子，O不提供电子，再加上
得到的1个电子，价层电子总数为8个，价层电子对为4
对。Cl的价层电子对的排布为四面体，四面体的 3 个
顶角被3个O占据，余下的一个顶角被孤对电子占据，
因此ClO
3
为三角锥形。
（三） PCl5 的空间构型
在 PCl5 中，P 有5个价电子，5 个Cl分别提供1个电子， 中心原子共有5对价层电子对，价层电子对的空间排布 方式为三角双锥，由于中心原子的价层电子对全部是 成键电子对，因此PCl5 的空间构型为三角双锥形。
类型 实例
CH4 XY4 型
CCl4
结构
键极性 分子极性 形状
极性键
非极性分 正四面
子
体型
极性键
非极性分 正四面
子
体型
小结
离子键
化学键
非极性键
共价键
极性键
非极性分子 极性分子 非极性分子
相似相溶
极性分子易溶于极性溶剂中； 非极性分子易溶于非极性溶剂中。
例如：碘（非极性分子）易溶于四氯化碳（非极性分子）， 但是在水（极性分子）中溶解度很小。
极性键和非极性键 极性分子和非极性分子
决定因素 是否由同种元素原子形成 分子构型和键的极性
联系
1. 以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；
2. 以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；
3. 以极性键结合的多原子分子，是否是极性分子， 由该分子的空间构型决定。
说明
键有极性，分子不一定有极性。
常见分子的构型及其分子的极性（一）
2、确定分子空间构型的简易方法
——价层电子对互斥理论
共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。 分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排 斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。
利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的 空间构型的步骤如下：
（1）确定中心原子的价层电子对数： 价层电子对数＝（中心原子的价电子数＋
（1）X离子符号为_____S__2－______ （2）Z2Y对应水化物的碱性比LiOH_____强______ （3）Z2X属于__离__子___（共价或离子）化合物，它与氯水反应的
化学方程式为_N__a_2S_＋___C_l_2＝__2_N__a_C_l_＋___S__ （4）Z2Y2中含有___离__子__ 键和__非__极__性__共__价___键，它溶于水时发生
的几何构型。
(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2
分子构型与分子性质
非极性键
在单质分子中，同种原子形成共 价键，两个原子吸引电子的能力 相同，共用电子对不偏向任何一 个原子，因此成键的原子都不显 电性。这样的共价键叫做非极性 共价键，简称非极性键。
由相同元素的原子形成的共价键是非极性键。如单质 分子（如H2、Cl2、O3、P4等）、某些共价化合物（如乙醇、 乙烯等）和某些离子化合物（如Na2O2等）含有非极性键。
对数 布
对数 对数
6
0 AB6
正八面体 SF6
6 八面体 5
1 AB5
四方锥形 IF5
4
2 AB4
平面正方 形
ICl
4
1、写出HCN分子和CH2O分子的结构式。
H-C≡N
H-C=O |
H
2．对H直C线N形分子和CH平2面O分三子角的形立体结构进行预测。
3．写出HspC杂N分化子和spC2杂H化2O分子的中心原子的杂化类型。 4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。
配位原子提供的电子数±离子电荷数 )/2 • 式中：中心原子的价电子数=主族序数 • 例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8 • 配位原子提供的价电子数： • H与卤素：1，O与S为0 N原子做配位原子时为-1 • 当中心原子的价电子数为奇数时要加1 • 例如：SO42- VP=(6+0+2)/2=4