价层电子对互斥理论VSEPR
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第7讲价层电子对互斥理论根据预习里已经学习的内容,你发现常见分子或者离子的空间构型可以通过记忆获取。
但是,分子或者微粒的种类数目有许许多多,陌生微粒的空间构型应该如何推断呢?1.价层电子对互斥理论(VSEPR)分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对,由于电子对的相互排斥作用,而趋向尽可能彼此远离,分子尽可能采取对称的立体构型,以减小斥力。
2.价层电子对的确定方法(1)a 表示中心原子的价电子数。
对主族元素:a =最外层电子数; 对于阳离子:a =价电子数-离子电荷数; 对于阴离子:a =价电子数+|离子电荷数|。
(2)x 表示与中心原子结合的原子数。
(3)b 表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子=8-该原子的价电子数。
3.VSEPR 模型预测分子或离子的立体构型 (1)中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子讲义一、导入二、知识讲解知识点1 价层电子对互斥理论平面三角形正四面体形(2)中心原子上有孤电子对的分子对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子,中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间,并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。
VSEPR模型与分子的立体构型不一定一致,分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。
两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的构型不一致。
三、例题精析【教学建议】此处内容主要用于教师课堂的精讲,每个题目结合试题本身、答案和解析部分,教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
例题11.用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为()A.正四面体形B.V形C.三角锥形D.平面三角形解析:选D SO3中S原子的价层电子对数为3,其全部用于形成共价键,S原子周围有3个氧原子,属于平面三角形。
例题22.连线题。
7.3.3 价层电子对互斥理论(VSEPR)1940年由西奇维克(N.V.Sidgwick)提出的价层电子对互斥理论,可以相当成功地简便地判断许多共价型分子的几何构型。
1.分子几何学分子的形状或分子内某个部位的形状(几何构型),对于化学反应致关重要,也与其物理性质密切相关。
知道分子的几何构型,就可以确定其对称类型,这对简化近似求解体系的波函数也很重要。
研究分子构型的学科叫分子几何学。
(1)几何构型与分子设计。
人接触路易氏毒气后,皮肤严重烧伤,肺和支气管迅速遭到损害,最终导致死亡。
原因是毒剂破坏了人体内含硫酶的生物活性。
英国人在可能遭到路易氏毒气袭击前就研制了一种具有特定结构和电子密度分布的解毒剂,它可以和砷形成稳定的配合物。
另外,失能剂的设计、催化剂的设计,以及在超分子中分子间的识别、自组装等都有分子几何构型匹配的问题。
(2)分子几何构型与气味。
有人将气味分成七种类型,即樟脑型、醚型、花香型、麝香型、薄荷型、辛辣型及腐臭型。
其它气味则是两种或几种气味的混合。
每种气味都与人的嗅觉系统中适当形状的神经末梢的感受器相适应。
例如六氯乙烷和环辛烷组成不同,但分子形状相似,都能与一个半球形感受器相匹配,因而都有樟脑型气味。
(3)分子几何构型与对称性。
甲烷是气体,易燃;而四氯化碳是液态,阻燃。
但是由于它们具有相同的四面体构型(相同的对称性),因此它们都是非极性分子,都没有旋光性等。
互为镜像的对应异构体往往也具有不同的性质。
如四嘧唑(驱虫灵)只有左旋的有药物作用,而右旋的没有。
农药、抗癌药物也有同样情况。
通过考察分子的成键过程后,不难发现分子的几何形状是与分子的电子结构相对应。
因此,尽管分子的几何形状千差万别,但都能从其内部的电子结构和分子中原子间相互作用找到根据。
价层电子对互斥理论就是讨论如何预测和研究分子的静态构型。
2.价层电子对互斥理论(1)价层电子对互斥理论的基本要点:价层电子对互斥理论认为,在一个多原子共价分子中,中心原子周围配置的原子或原子团(一般称之为配位体)的相对位置,主要决定于在中心电子的价电子层中电子对的互相排斥,它们(在保持与核一距离的情况下)趋向于尽可能的远离,使斥力最小,分子最稳定。
价层电子对互斥模型(VSEPR)VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion Model,键轨电子对互斥模型)是一种用于确定分子空间结构的理论模型,可以用来解释分子形状的变化上。
这个理论建立在假设上:由于电子互斥,任何共价键同类原子的极性的键轨上的电子对表现出一种“疏密”状态,使得它们尽可能远地排列在一起以最小化吸引力;而相邻的电子对宁愿排列在不同的基础上,并且它们尽可能多地屏蔽它们相互间的电荷吸引力。
VSEPR模型中,最外层的电子对(valence shell electron pair,即VSEPR)会有所不同,因此分子的形状也会有所不同。
VSEPR模型假定分子围绕中心原子分布,以便形成拗拗结构,从而得出分子的形状。
这种拗拗结构就像一只秤砣,它可以安置一定的负荷,使之得以保持一种拗拗状态,而不会被电荷的影响。
VSEPR模型根据不同的电子对排布数字,以及包含的官能团的形成分子形状的不同,分为四个基本的形状,它们是:平面形,三角锥形,正四面体形和正方体形。
VSEPR模型不仅可以用来确定分子的形状,还可以用来计算分子基态(Ground Electronic State)能量最低的构型。
VSEPR模型广泛应用于许多分析领域,如有机化学、分子物理学和生物化学等。
VSEPR模型还可以帮助计算化学反应的反应能等,这些变量是判断一个反应能否成功的重要依据。
VSEPR模型是一种理论模型,它简化了分子结构的研究,以简化许多大分子结构计算,包括和非值键以及多原子束结合键的结构。
VSEPR模型可以帮助科学家准确地计算出大型分子结构的起因以及判断反应成功率,是一个很重要的分析工具。