选修三第2章第2节分子的立体结构

H2O NH3 CH4 CO2
H :O:H H : N :H H H H : C :H H : : :O::C::O: : : : :
: :
2
3 4 2
2 3 4 2
2 1 0 0
4 4 4 2
价层电子对数 =δ键电子对数+中心原子上的孤电子对个数
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: 原子：中心原子最外层电子数 阳离子：中心原子最外层电子数 - 离子电荷数 阴离子：中心原子最外层电子数+离子电荷数）
BeCl2
几点说明：
（1）杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未 参与成键的孤对电子。 （2）未参与杂化的p轨道，可用于形成π键 （3）有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂 化轨道 杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时 利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大， 从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成 键能力 。
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。
直线形
V形
同为四原子分子，CH2O与 NH3什么原因？ 分子的的空间 结构也不同。
平面三角形
三角锥形
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 几何构型总是采取价层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。
O2
HCl
2、利用几何知识分析：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？
CO2
H2O
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。
一、形形色色的分子
5. VSEPR模型应用——预测分子立体构型
分子或 σ键电 孤电子 离子 子对数 对数 VSEPR模型及 分子的立体 名称 构型及名称
O C O
CO2 CO32-
2
0
直线形
直线形
O O
3
0
平面三角形
C
O
平面三角形
O S O
SO2
2
1
平面三角形
V形
分子或 价层电 离子 子对数
孤电子 对数
VSEPR模型 及名称
5.杂化类型判断
判断中心原子的杂化类型的一般方法： (1)对于主族元素来说: 中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子 对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数 规律： 当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类 型为sp3杂化， 当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类 型为sp2杂化， 当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类 型为sp杂化。
分子的立体 构型及名称
H
CH4
4
0
正四面体
H H
C
H
正四面体
N H H H
NH3
4
1
正四面体
三角锥形
O H H
H2O
4
2
正四面体
V形
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
练习：
分子或 价层电 离子 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 及名称 分子的立体构 型及名称
H 2S BF3 NH2NH4+ SO32H 3O +
4
3 4 4 4 4
2
0 2 0
四面体
V形
平面三角形 平面三角形 四面体 正四面体 V 形 正四面体
1
1
正四面体
正四面体
三角锥形
三角锥形
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价 成 孤 层 VSEP 键 对 分子 电子对的排 电 R 电 电 类型 布模型 子 子 子 对 对 对 数 模型 数 数 2 直线 2 形 0 AB2
立体结构 实 例
直线形
平面三角形
CO2
BF3 SO2
平面 3 3 三角 形 2
0 AB3 1 AB2
V形
价 VSEP 层 R 电 模型 子 对 数
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分 子 类 型
电子对的排布 模型
分子构型 实 例
4
正 四 面 体
4 3 2
0 AB4 1 AB3 2 AB2
正四面体 CH4
三角双锥
PCl5
SF4
ClF3
I3-
三角双锥
变形四面体
T 形
直线形
5、价层电子对数：6
八面体
_ ICl4
SF6
IF5
八面体
四方锥形
平面正方形
中心原子上无孤对电子的分子：
VSEPR模型就是其分子的立体结构。 中心原子上存在孤对电子的分子： 先由价层电子对数得出含有孤对电子 的价层电子对互斥模型，然后略去孤对电 子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩 下的就是分子的立体结构。
X：与中心原子结合的原子数
b：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 离子 原子
a
x
b
中心原 子孤电 子对数
H2O SO2 NH4+ CO32-
O S N C
6 6 5-1=4 4+2=6
2 2 4 3
1 2 1 2
H2O 的空间构型
小结
1、价层电子对数：2
CO2
直线型
分子类型： AB2 平面三角形
2、价层电子对数：3 BF3
分子类型： AB3
CH2O
3、价层电子对数：4
CH4
正四面体 NH3 AB3 H 2O AB2
分子类型
AB4
正四面体
三角锥形
V形
成键电 子对数 孤对电 子对数
4 0
3
2 2
1
4、价层电子对数：5
例如： sp 杂化 —— BeCl2分子的形成
Cl Cl
2p
Be原子：1s22s2 没 180° 有单个电子
激发
2s
2p
2s
sp杂化
sp
px
Cl
sp
px
Cl
②sp2杂化
120° z z z z
y x x
y x
y x
y
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。
2 1 0 0
3、价层电子对互斥模型
价层电子对 2 3 4 5 6 VSEPR模型 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形
中心原子的孤 对电子也要占 据中心原子周 围的空间，并 与成键电子对 互相排斥。
A
分子构型？
推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中 的孤电子对 例：H2O和NH3的中心原子分别有2对和l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，略去VSEPR模 型中的孤电子对后，H2O分子呈V形，NH3分 子呈三角锥形。 NH3 的空间构型
1、双原子分子（均为直线型）
O2 直线形180°
HCl 直线形180°
2、三原子分子（有直线形和V形）
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
３、四原子分子（有直线形、平面三角形、 三角锥形、正四面体）
C2H2 直线形 180°
HCHO COCl2 平面三角形 120°
NH3 三角锥形 107°
2p 2s
2 对孤对电子
杂化
三种sp杂化轨道类型的比较
杂 化 sp 类 型 参与杂化的 1个 s + 1个p 原子轨道 杂 化 2个sp杂化 轨 道 数 轨道 杂化轨道 180° 间夹角 空 间 直线形 构 型 实 例 sp2 1个s + 2个p 3个sp2 杂化轨道 120° 平面三角形 BF3 sp3 1个s + 3个p 4个sp3 杂化轨道 109°28′ 正四面体形 CH4
3、杂化的过程 杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在 激发、杂化和轨道重叠等过程。 如：CH4原子轨道杂化
2p
2s
激发
2p
2s
杂化
sp3
4、杂化的类型 (1)等性杂化 参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。
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
三角锥形 NH3 V形 H2O
回顾：写出碳、氢原子的核外电子排布图，根据 价键理论，能否形成四面体构型的甲烷分子？
根据价键理论，甲烷形成四个C-H键都应该是 C σ键，然而C原子最外层的四个电子分别2个在 C 球形2S轨道、2个在相互垂直2P轨道上，用它 们跟4个氢原子的1S原子轨道重叠，不可能形 成四面体构型的甲烷分子。
复 习 回 顾
σ键
共价键 π键 键能 键参数 键长
成键方式 “头碰头”,呈轴对称
成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称
衡量化学键稳定性
键角 描述分子的立体结构的重要 因素
活动
1、利用几何知识分析：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？ 是什么？