高三化学 分子的立体构型

3.价电子对的空间构型即VSEPR模型
电子对数目：2
VSEPR模型： 直线
3
平面三角形
4
正四面体
二、价层互斥理论
中键4心电. 原子VS子 对E的 互PR孤 相模对 排型电 斥应子。用也推—要测—占分据子预中的测心立分原体子子模立的型体空必构间须，略型去并与成
V分SE子P或R模型σ键中电的子孤对电子孤对电子对 VSEPR模 分子的立体
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
价层电子对 价层电子对 数目 构型 这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的空间构型。
2
直线形
3
三角形
4
四面体形
5
三角双锥形
6
八面体形
1.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模 型，下列说法正确的（ ）
C A.若n=2，则分子的立体构型为V形
B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确
剖析内容
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。
A
4.价层电子对互斥模型(VSEPR模型)：
对ABn型的分子或离子，中心原子A
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；
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；
2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 ＿＿D ＿ A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大 的顺序为＿③＿②＿① ④ 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′ 的是＿ ＿C＿＿ ①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤
在多原子构成的分子中，由于原子间排 列的空间顺序不一样，使得分子有不同 的结构，这就是所谓的分子的立体构型。
复习回顾
共价键 键参数
σ键
成键方式 “头碰头”,呈轴对 称
π键 成键方式 “肩并肩”,呈镜面对
称
键能
衡量化学键稳定性
键长
键角 描述分子的立体结构的重要因素
一、形形色色的分子
1、双原子分子（直线型）
0
4
2
0
思考：根据价层电子对互斥理论分析，为什么 水是V 型的结构？
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子 周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O上 有2对孤对电子，跟中心原子周围的σ键加起来 都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O 分子呈V形。
VSEPR模型立体结构
H2O的立体结构
二、价层互斥理论
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。
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?
C20
C40
C70
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
（指导阅读P37）
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。
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
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,
为了探究其原因，发展了许多结构理论。有一 种十分简单的理论叫做价层电子对互斥理论，这 种简单的理论可以用来预测分子的立体结构。
二、价层互斥理论
1.内容
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。
2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 ＿＿D ＿ A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面 三角形
课堂练习：
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有＿＿
＿直线 形和 V 形，大多数四原子分子采取 平面三角 形和 ＿
＿三＿角锥 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 正四面体 形。
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？
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？
(对于阳离子：a为中心原子的 最外层电子数减 去离子的电荷数；对于阴离子： a为中心原子 的最外层电子数加上离子的电荷数） 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 (H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）
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
分析下表中分子或离子的孤电子对数
分子或离子 中心 a
原子
SO2 NH4+
S
6
N
4
CO32CO2 SO42-
C6
C4
S
8
x
b
中心原子 上的孤电
子对数
2
2
1
4
1
0
3
2பைடு நூலகம்
0
2
2
电
电 电 类型 布模型
子 模型 子 子
对
对对
数
数数
立体结构
2
直线 形
2
0 AB2
直线形
实例
CO2
3
平面 三角
3
0 AB3
形
2 1 AB2
平面三角形
BF3
V形
SO2
价 VSEPR 层 模型 电 子 对 数
成键 孤对 分 电子 电子 子 对数 对数 类
型
实例 电子对的排布 分子构型
模型
4 0 AB4
4 正四
第二节 分子的立体构型
第二课时——杂化理论
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
第二节 分子的立体构型
第一课时
——价层互斥理论
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？
孤电子对数 对数
对数
模型的立 体结构
体结构
SO2
1
2
3 平面三角形 V形
CO2
0
CO32-
0
SO32-
1
NH3
1
2
2
直线形 直线形
3
3 平面三角形 平面三角形
3
4
四面体 三角锥形
3
4
四面体 三角锥形
CH4
0
4
4
四面体 正四面体
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价
成孤
层 VSEPR 键 对 分子 电子对的排
2
3
14
4
0
4
2
0
2
价层电子对数 =δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数 δ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数
2.成键σ键电子对和未成键的孤对电子对
价层电子对数 =δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数
δ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对数 =½（a-xb)
a: 对于原子：为中心原子的最外层电子数
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）之间由价于层存电子在对排 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。
价层电 子对数：
2
VSEP R模型：
直线
3
4
平面三角形 正四面体
.....
56
三角 正八 双锥 面体
二、价层互斥理论
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
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
2
2
四面体
0
3 平面三角形
2
2
四面体
空间构型
V形 平面三角形
V形
分析下表中分子或离子的价层电子对数，并预测其结构
分子或离子 中心原子上 σ键电子 价层电子 VSEPR 实际的立
（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故 在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向 不同；
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,
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
σ键电子对和 孤对电子对
排斥力最小
二、价层互斥理论
2.价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）
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
:
: :: : : ::
H2O H : O : H
2
2
2
4
NH3 H : N : H
3
HH
CH4 H : C : H
4
H
CO2 :O::C:: O:
离子 数
数
型及名称 构型及名称
CO2 2
0
直线形
O
C
O
直线形
CO323
SO2 2
O
0
OC
平面三角形 平面三角形
O
1
平面三角形
OS
V形 O
二、价层互斥理论
4.价电子对的空间构型即VSEPR模型应用
分子或 离子
CH4
NH3
H2O
价层电子对 数
4
3
2
孤电子对 VSEPR模 分子的立体
数
型及名称 构型及名称
O2
HCl
2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）
H2O
CO2
３、四原子分子立体结构（直线形、平面三 角形、三角锥形、正四面体）
（平面三角形，三角锥形）
C2H2
CH2O
NH3
P4
４、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
5、其它分子立体结构
CH3CH2OH
C6H6
CH3COOH
资料卡片： 形形色色的分子 C60
面 3 1 AB3
体
2 2 AB2
正四面体 CH4
三角锥形 NH3
V形
H2O
分子类型
【小结】
AB2
中心原子 有孤对电子
空间构型 V型
无孤对电子 直线形
AB3
有孤对电子 三角锥形
无孤对电子 平面三角形
AB4
无孤对电子 四面体形
(2)确定价层电子对的空间构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。于是价层 电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示：
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，在外界条件影响下若干不同 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。