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第二节分子的立体构型
知识点一形形色色的分子
1. 分子的立体构型
(1)概念：指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。
由于多原子构成的分子中一定存在共价键，共价键的方向性使得分子中的原子按一定的空间结构排列，形成了分子的构型。
如3原子分子的构型有直线型（CO2）和V（H2O）型两种。
（2）作用：分子构型对物质的活泼性、极性、状态、颜色和生物活性等性质都起决定性作用。
特别提醒：双原子均为直线型，不存在立体构型。
2.形形色色的分子
不同分子，构型不同。
常见分子立体构型如下表：
知识点二价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥理论（VSEPR模型）
（1）内容：分子中的价层电子对（包括σ键电子对和中心原子上的孤对电子）由于相互排斥作用，尽可能而趋向于彼此远离以减小斥力，分子尽可能采用对称的空间构型。
电子对之间夹角越大，排斥力越小。
（2）VSEPR模型特征：用有区别的标记表示分子中的孤对电子和成对电子，如H2O、NH3的VSEPR 模型特征为：
2.利用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
（1）VSEPR模型把分子分成以下两大类
①中心原子上的价电子都用于成键。
在这类分子中，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测。
如：
②中心原子上有孤对电子的分子或离子。
对于这类分子，首先建立四面体模型，每个键占据一个方向（多重键只占据一个方向），孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
（2）价层电子对数的计算
①σ键电子对数的计算
σ键电子对数可由分子式确定，中心原子有几个σ键，就有几对σ键电子对。
如H2O分子中σ键电子对数为，NH3分子中σ键电子对数为。
②孤电子对数的计算
中心原子上的孤电子对数＝1/2(a－xb)
a为中心原子的价电子数；
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。
如：如何确定CO2－3和NH＋4的中心原子的孤电子对数？
阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数(绝对值)，故NH＋4中中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝1/2(a－xb)＝1/2(4－4×1)＝0。
阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)，故CO2－3中中心原子为C：a＝4＋2，b＝2，x＝3，所以中心原子孤电子对数＝1/2(a－xb)＝1/2(6－3×2)＝0。
③中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋1/2(a－xb)。
例1：下列分子中心原子的价层电子对数是3的是()
A．H2O B．BF3C．CH4D．NH3
【解析】H2O中O的价层电子对数＝2＋1/2(6－2×1)＝4
BF3中B的价层电子对数＝3＋1/2(3－3×1)＝3
CH4中C的价层电子对数＝4＋1/2(4－4×1)＝4
NH3中N的价层电子对数＝3＋1/2(5－3×1)＝4。
(3)分子立体构型的确定
依据价层电子对互斥模型，判断出分子中中心原子的孤电子对数，再利用中心原子的成键电子对数，两者结合，就可以确定分子较稳定的立体构型。
举例说明如下表：
知识点三杂化轨道理论
1.杂化与杂化轨道的概念
（1）轨道的杂化：在形成多原子的分子时，原子内部能量相近的原子轨道重新组合生成与原轨道数相等的一组轨道的过程。
（2）杂化轨道：杂化后形成的新的能量相近的一组原子轨道。
特别提醒：①杂化前后轨道数目不变。
②杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤对电子。
（3）杂化类型：sp3、sp2、sp杂化。
2.杂化过程：以CH4为例说明sp3杂化过程，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，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，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。
当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C—H σ键，因此呈正四面体的分子构型。
sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。
空间结构：正四面体或V型、三角锥型。
sp 2的（BF 3）杂化过程：
sp 2
杂化：同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp 2 杂化轨道。
sp 2
杂
化轨道间的夹角是120°。
分子的几何构型为平面正三角形。
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。
sp 杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。
注：1．杂化类型的判断
因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系： 杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。
例如：
代表物
杂化轨道数 杂化轨道类型
CO 2 0＋2＝2 sp CH 2O 0＋3＝3 sp 2
CH 4 0＋4＝4 sp 3
SO 2 1＋2＝3 sp 2
NH 3
1＋3＝4
sp 3
H 2O
2＋2＝4
sp 3
2s
2p
B 的基态
2p
2s
激发态
正三角形
sp 杂化态
BF 3分子形成
B
F
F F
激发
120°。
