价层电子对理论.ppt

Cl o 111.4
o 124.3 CO
H Cl
3.如果分子或离子中有双键、三键等多重键时， 将多重键当单键处理（当一对电子处理）。 如CO2分子 O＝ C＝ O 当单键处理 O－ C－ O
根据以上理论就可给出中心原子的价层电 子对的空间构型以及形成的分子的空间构型。
价层电子对和电子对空间构型的关系
化学键理论的主要目标不仅要解释分子
的结构，更重要的是希望能预见分子的结 构，进而了解分子的极性、分子的磁性、 分子间作用力的类型及大小、分子在晶体 中的排列方式等等。
能否在只知道分子或离子的组成以及中 心原子的价层电子数的基础上就能预见分 子或离子的结构呢？
能、回答是肯定的。
在上世纪40年代，希吉维克(Sidgwick) 和坡维尔(Powell)在总结实验事实的基础上 提出了一种简单的理论模型，用以预测简 单的多原子分子或离子的立体结构。这种 理论模型后经吉列斯比(R．J．Gillespie)和尼 霍尔姆(Nyholm) 加以发展，定名为价层电 子对互斥模型，简称VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion)模型。
BeCl2、CO2 BF3、SO3 SO2、PbCl2、O3 CH4、NH4+、POCl3 NH3、H3O+、XeO3 H2O、H2S、OF2
PCl5
SF4 ClF3、BrCl3、XeF3+
XeF2、I3SF6、PCl6-、SiF62-
IF5、XeOF4 XeF4、ICl4-
优点：价层电子对互斥理论可以成功地说明常见元素所生 成的许多分子和离子的结构。关键在于写出分子正确的电 子结构式，根据中心原子周围的电子对数目，就可确定中 心原子的电子结构和分子结构。
二、判断分子结构的规则
（一）确定中心原子价层电子对数(成键和未成键)
把中心原子原有的价电子数加上其它原子提供给
中心原子共用的电子数，再除以2。
1、氢与卤素每个原子提供1个电子。 2、氧族元素作为配体时不提供电子，当作中
心原子时，提供出所有6个价电子。 3、若为离子，则应加上或减去与电荷相应的
电子数。
2对电子 3对电子 4对电子 5对电子
180 o
· ·
A
·
·
120o
A
··
·
·
109.5 o
A
·
·ห้องสมุดไป่ตู้
·
·
90o
· ·
A
··
·
· ·
··
·· ·
120o
··
直线形 180 o 三角形 120 o
四面体
o 109.5
三角双锥
o 90 ,
120o
··
··
6对电子
··
·
·
90o
A
·
··
八面体90o，180o
·
2.价层电子对间排斥力的大小，取决于电子对间 的相距角度和电子对的成键情况。
其一 电子对间的相距角度越大，排斥力越小。
其二 电子对的成键情况，是孤电子对还是成键电 子对？ 是单键还是多重键？
它们的斥力大小顺序为：
①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
原因：成键电子对因受两核吸引，电子云紧密，对其相 邻电子对的斥力弱于仅受一个核吸引的孤电子对对其 相邻电子对的斥力。
②三键 ﹥ 双键 ﹥ 单键
原因：多重键比单键包含的电子数目多，斥力大小不同。 因此对于含多重键的分子或离子来说，虽然其∏键电子 不能改变分子的基本形状，但对键角有影响。
一般是单键的键角较小，含多重键的键角较大。
例如：COCl2和HCHO分子中，它们含双键的键角分别大于
单键间的夹角。
H 121 o 118 o C O
个氯原子各提供一个电子，电子数 为4，电子对数为2，电子对理想构 型为直线型，分子构型为直线型。
Cl—Be—Cl
2、CO2分子 中心原子碳有四个价电子，氧
原子作为配位原子时不提供电子， 故电子数为4，电子对数为2，电子 对理想构型为直线型，分子构型为 直线型。
O＝ C ＝ O
3、BF3
中心原子硼有三个
（二）根据中心原子周围电子对数目，给定电子 对的理想构型
注意：当出现奇数电子对时，把单个电子当作
电子对计算。 例如:NO2中N的价电子为5个，当3对处理。
（三）绘出构型图 把配位原子排在中心原子周围，用一个电子
对连接一个配位体，剩下的孤对电子也摆在一定 位置上。
（四）根据电子对间的相互排斥作用大小，确定斥 力最小的稳定构型
缺点：尽管价层电子对互斥理论在判断分子几何结构上很 成功，而且和轨道杂化理论所得的结果完全一致。但是它 不能告诉键的形成原理和键的相对稳定性。还有待价键理 论和分子轨道理论解决 。
作业 P120：5、9。
F
F
·· Cl
·· Cl
F Cl
··
F
F
F
F
··
a
b
c
90º “孤—孤” 数目: 0
1
0
90º “孤—成” 数目: 4
3
6
90º “成—成” 数目: 2
2
0
由上表结果可知：结构 a、c 中无90º “孤-孤”排斥作用，
比
结构 b 稳定，而结构 a 中又有较少的“孤-成”排斥作用，结
构比 b 稳定，因此结构 a 在三种可能结构中是最稳定的。
注意：如果排列不止一种结构按下列规则确定：
1、考虑分子中相距角度较小的三种电子对的排斥作用，即 （1）孤电子对－孤电子对(孤-孤)
（2）孤电子对－成键电子对(孤-成) （3）成键电子对－成键电子对(成-成)
2、选定“孤－孤”或“孤－”或“成－成”斥力作用最少 的构型为最稳定构型。
三、应用
1、BeCl2分子 中心原子铍有两个价电子，每
O
Xe
O O
O
9、ClF3
ClF3分子中，中心Cl原子的价层有（7+3）个， 5对电子，Cl的电子对结构为三角双锥，配上3个F
原子，得到3个可能的分子结构。
F
·· Cl
F
F
·· Cl ··
F
··
F F
F
··
F Cl
F
··
a
b
c
三角双锥结构中，最小角度为90º，把各种 排斥作用对比如下
F
··
··
F
价电子，每个氟原子
F
各提供一个电子，电
子数为6，电子对数为
B
3，电子对理想构型为 F
F
平面三角形，分子构
型为正三角形。
4、PO43-离子 中心原子磷有五个
价电子，氧原子作为 配位原子时不提供电 子， 加上所带负电荷 数3，电子数为8，电 子对数为4，电子对理 想构型为四面体，离 子构型为四面体。
O
例如：NH3分子中，中心N原子价层电子对数 为4，电子对排布为四面体，而NH3分子的空 间构型为三角锥型，有一个孤电子对未成键， 而且孤电子对与成键电子对的排斥作用大于成 键电子对的排斥作用，因此，NH3分子的键角 被压缩，只有107.3º。
再如：H2O分子中，中心O原子价层电子对数 为4，电子对排布为四面体，而H2O分子的空 间构型为V型，有两个孤电子对未成键，因此， H2O分子的键角被两个孤电子对压缩，压缩得 更厉害，比氨的键角还要小，只有104.5º。
再如：BF3分子中，B原子价层有三对电子，这三 个成键电子对只有按平面三角形排布斥力才最 小间构，型形为成平的面分三子角才形最，稳键定角，12因0º此。BF3分子的空
而CH4分子中，C原子价层有四对电子，这四个成 键电子对只有按四面体排布斥力才最小，因此 CH4分子的空间构型为正四面体，键角109.5º。
其m中为：配AB位m原型子分的子个或数离。子，A为中心原子，B为配位原子， 中心原子的价层电子对数，包括成键电子对和未成键的
孤电子对数。 电子对位置怎样排列，倾向于分离得尽可能远些，即电
子对所占据轨道间的夹角尽可能越大越好,使电子对间 的排斥力最小，这样的结构才稳定。
例这如两：个Be成C键l2分电子子中对，只B有e原排子在价中层心共Be有原两子对两电侧子斥， 力才最小，形成的分子才最稳定，因此BeCl2分 子的空间构型为直线形，键角180º。
应用该模型不需要原子轨道的概念， 只需写出分子或离子的电子式，它的结构 就可容易地判断出来。
2-3 价层电子对互斥模型（VSEPR模型）
一、基本要点 1.在一个ABm共价分子或离子中，中心原子周围
电子对排布的几何形状，主要决定于中心原子 的价层电子对数。这些电子对的位置倾向于分 离得尽可能远些，使电子对间的排斥力最小。
若不考虑孤电子对的影响，分子的几何结构 决定于组成分子的4个原子的相对位置，因此， ClF3 分子是一个 T 形结构。
实际应考虑孤电子对的影响，因为孤电子对 影响分子的键角使分子的几何结构发生变形。
因此，ClF3 分子的实际结构是一个变形 T 形 结构。
应强调的是：
若价层电子对数与配位原子个数相等，每个价 层电子对都有一个配位原子，则中心原子价层电 子对的空间构型与分子的几何构型相同；若配位 原子个数少于价层电子对数，一定有孤电子对存 在，则中心原子价层电子对的空间构型与分子的 几何构型不同。
3-
P
O O
O
5、XeF2 中心原子氙有八个价电子，每个氟
原子各提供一个电子，电子数为10，电 子对数为5，电子对理想构型为三角双锥， 考虑三对孤电子对处于等边三角形的三 个顶角时斥力最小，所以分子构型为直 线型。
F—Xe—F
6、XeF4 中心原子氙有八个