分子的立体结构(整理版) PPT

轨道的杂化更有利于轨道之间的重叠成键。 因为杂化后电子云分布更为集中，可使成键的 原子轨道间的重叠部分增大，成键能力增强， 因此C与H原子能结合成稳定的CH4。
三、杂化轨道理论简介 C原子基态原子的电子排布图：
杂化与杂化轨道
▪ 杂化是指在形成分子时，由于原子间的相 互影响，若干不同类型而能量相近的原子 轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的 过程。所形成的新轨道称为杂化轨道。
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？
直线形 V形
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间 结构也不同，什么原因？
平面三角形
三角锥形
写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式、 结构式及分子的空间构型：
▪ 乙烯分子中有1个C-Cσ键，4个C-Hσ键，还 有1个π键。
双键 = 1σ+ 1 π
乙烯的sp2杂化图解
苯环的结构
平面正六边形，离域大π键。
1.苯环中的碳均是以sp2杂化成夹角为1200三 个sp2杂化轨道.
2.苯环中六个碳之间形成6个σ键,每个碳与氢 形成1个σ键.
3.苯环中六个碳中未杂化的P轨道彼此形成一 个大π键.
2 3 4
分子类型
空间构型
AB2
直线形
AB3 平面三角形
AB4 正四面体
H2O 有孤对电子
NH3
2
AB2
V形
3
AB3 三角锥形
问题：按照价键理论，C的价态应为多少？ 一个C原子可以和几个氢原子结合形成分子？
C的价电子排布图：
2s
2p
思考：价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空 间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释 甲烷中四个C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为 10928′。因为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。这是为什么呢？
分子 电子式
结构式
分子的空间构 型
CO2
H2O
NH3
::
:: : :
:O::C::O: H :O : H H :N :H H
O=C=O
直线形
H-O-H
V形
-
H-N-H H
三角 锥形
:: --
..
CH2O
H. . . . H C O. .
.. ..
CH4
H H:C :H
H
=
O H-C-H
H H-C-H
中心原子的 成键电 孤对电子数 电子对总数 子对数
2
2
0
3
3
0
4
0
4
3
1
2
2
分子空间构型
直线形 平面三角形 正四面体形 三角锥形
V形
实例
BeCl2 BF3、CH2O CH4、SICl4 NH3、PCl3 H2O、H2S
小结: 价层电子对互斥模型
中心原子 无孤对电子
代表物
CO2 CH2O CH4
中心原子 结合的原子数
4.形成大π键比一般的π键更稳定,因此苯环 体现特殊的稳定性
苯中的碳原子取sp2杂化，每个碳原子尚余一个
未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。 由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什
么区别,认为中心的碳原子的未参与杂化的p轨道中的 电子只与左邻的碳原子上的平行p轨道中的一个电子 形成p键而不与右邻的形成p键或者相反显然是不符合 逻辑的。
化学式
NH3
H2O
结构式 VSEPR模型
四面 体形
四面 体形
分子立体结构
三角 锥形
V型
思考与交流
分子或离 子
结构式 中心原子 周围原子 VSEPR 孤对电子 数 (n) 模型 对数
分子或离 子的立体 构型
HCN
NH4+ H3O+
BF3
0
2
0
4
3
0
3
巩固练习
1、用VSEPR模型预测，下列分子的立体结构与 水分子相似的是 （ A B ） A、OF2 B、H2S C、BeCl2 D、CO2 2、下列分子的立体结构，其中不属于直线型分 子的是 （ D ）
▪z
2
3
4
5
6
▪ 模型 直线形 平面三
角形
正四 面体
三角双 锥体
正八 面体
2、价层电子对互斥(VSEPR)模型：
电子对数 目与立体 结构
电子对数 目与立体 结构
2 5
3
4
6
一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布 （即含孤对电子的VSEPR模型）
2
3
4
5
6
直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体
(1)这些原子都在同一平面上； (2)每一原子有一互相平行的p轨道; (3)p电子的数目小于p轨道数目的两倍。
物质 中心原子的孤对电子数
H2O
2
SO2
1
SO3
0
PCl3
1
VSEPR模型 四面体形 平面三角形 平面三角形 四面体形
(2)对于ABm型分子空间构型：
分子结构模型 V形 V形 平面三角形 三角锥形
m值 中心原子上无孤对电子 中心原子上有一对孤对电子
2
直线形
V形
3
平面三角形
三角锥形
小结
(3)根据分子中心原子的成键电子对数和孤对电 子数可以确定较稳定的分子的几何构型：
第二章 分子结构与性质
第二节分子的立体结构
高二化学备课组
共价键
复习回顾
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
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）
O2
HCl
2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）
A、 BeCl2 B、CO2 C、C2H2 D、P4 3、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是 （C D） A、NH3 B、CCl4 C、H2O D、CH2O
4、多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到
或失去电子导致，根据VSEPR模型，下列离子中
所有原子都在同一平面的一组是（ A C ）
A、NO2-和NH2-
B、H3O+和ClO3-
C、NO3-和CO32-
D、PO43-和SO42-
5、下列分子中的VSEPR模型与分子结构模型相
同的是（ A D ）
A、CO2 C、NH3
B、H2O D、CH4
6、用VSEPR模型理论推断，下列微粒为正四面
体结构的是（ D ）
A、SO2 C、NO3-
B、O3 D、SO42-
(1)完成下表： 小 结
中心原子 无孤对电子
代表物
CO2 CH2O CH4
中心原子 结合的原子数
2 3 4
分子类型
空间构型
AB2
直线形
AB3 平面三角形
AB4 正四面体
H2O 有孤对电子
NH3
2
AB2
V形
3
AB3 三角锥形
二、价层电子互斥模型(VSEPR)
▪ １、VSEPR模型的要点是:
▪ (1)用通孤式对AB电n·子Em指来成表对示但所不有成只含键一个 中心原子的的分子价或电离子子的组成，式中A表示
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。
SO42-
中心原子上的孤电子对数＝
1
2
(6＋2－4×2)＝0
▪ (2)通式ABn·Em里的(n+m)的数目称为价层电 子对数,令n+m=z,则可将通式ABnEm改写成另 一种通式AYz;VSEPR模型认为，分子中的价层
电子对总是尽可能地互斥，均匀地分布在分子中， 因此，z的数目决定了一个分子或离子中的价层 电子对在空间的分布(与分子立体构型不同),由此 可以画出VSEPR理想模型:
1
2
练习 BF3ຫໍສະໝຸດ 中心原子上的孤电子对数＝ 12
(5－3×1)＝1 (6－2×1)＝2 (3－3×1)＝0
练习 CH4
中心原子上的孤电子对数＝ 1
2
(4－4×1)＝0
CO2
中心原子上的孤电子对数＝
1
2
(4－2×2)＝0
SO2
中心原子上的孤电子对数＝
1
2
(6－2×2)＝1
PCl5
中心原子上的孤电子对数＝ 1
为了补充价键理论的不足，鲍林Pauling在价键理论基 础上于1931年提出了“杂化轨道理论” 。
三、杂化轨道理论简介
2p 2s 基态
2p 2s 激发态
C原子的价电子在一定的能量下发生电子跃迁， 由基态变成激发态。
尽管电子从基态跃迁到激发态需要一定的能 量，但其激发后能形成4个共价键比电子不激发 只形成两个C—H键放出的能量要大得多，这些 能量足以补偿电子激发所 需的能量而有余，因 此，C与H形成化合物时生成CH4而不是CH2。
道正好与三个SP2 杂化轨道形成的