一些典型分子的空间构型

利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的 步骤如下： 步骤如下： 确定中心原子的价层电子对数： （1）确定中心原子的价层电子对数： 价层电子对数＝（中心原子的价电子数＋ ＝（中心原子的价电子数 价层电子对数＝（中心原子的价电子数＋ 非中心原子提供的电子数± 非中心原子提供的电子数±离子电荷数 )/2 • 式中：中心原子的价电子数 主族序数 式中：中心原子的价电子数=主族序数 • 非中心原子提供的价电子数： 非中心原子提供的价电子数： 与卤素为1， 与 为 。 ① H与卤素为 ，O与S为0。 与卤素为 当中心原子的价电子数为奇数时要加1 ②当中心原子的价电子数为奇数时要加
4.等电子原理 等电子原理
具有相同价电子数和相同原子数的分子 或离子具有相同的结构特征。 或离子具有相同的结构特征。 符合等电子原理的分子或离子互为等电 子体。 子体。
等电子体有相似的性质。 等电子体有相似的性质。
等电子原理的某些应用： 等电子原理的某些应用： （1）判断一些简单分子或离子的立体构型：等电子体 ）判断一些简单分子或离子的立体构型： 一般有相同的立体构型。 一般有相同的立体构型。 （2）制造新材料方面的应用。 ）制造新材料方面的应用。
第2节 共价键与分子的空间构型 节
第1课时 课时
一、一些典型分子的立体构型
105 °
碳原子价电子: 思 碳原子价电子: 2S22P2 考
H C H H H 109.5° °
为了解决这一矛盾， 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
杂化轨道理论
杂化：原子内部能量相近的原子轨道， 杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件 影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化. 影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化 杂化轨道： 杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道 杂化轨道类型： 、 杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等 杂化结果：重新分配能量和空间方向， 杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相 等成键能力更强的原子轨道 杂化轨道用于:容纳 容纳σ键电子和孤对电子 杂化轨道用于 容纳 键电子和孤对电子
大π 键
C6 H6
C6H6的大π键（离域键）
3、确定分子空间构型的简易方法： 、确定分子空间构型的简易方法： 价层电子对互斥理论（VSEPR法 价层电子对互斥理论（VSEPR法） 共价分子的几何外形取决于分子价 共价分子的几何外形取决于分子价 层电子对数目和类型。 层电子对数目和类型。分子的价电子对 包括成键电子对和孤电子对）由于相 （包括成键电子对和孤电子对）由于相 互排斥作用 而趋向尽可能远离 作用, 远离以 互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥 而采取对称的空间构型。 对称的空间构型 力而采取对称的空间构型。
NH 3
H
2p
N H H
sp 3杂化
2s 2s
O
H 2O
H H3
2p 2s
sp 杂化
sp
3
O H H
杂化轨道理论解释苯分子的结构： 杂化轨道理论解释苯分子的结构：
C为SP2杂化 为 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s ) 所有原子（ 个 所有原子（12个）处于同一平面 分子中6个碳原子未杂化的 轨道 分子中 个碳原子未杂化的2P轨道 个碳原子未杂化的 上的未成对电子重叠结果形成了 一个闭合的、环状的大 键 一个闭合的、环状的大π键 形成的π电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面， 形成的 电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面， 电子云像两个连续的面包圈 一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。 一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。
B的基态 的基态
激发态
F
sp2 杂化态
BF3分子形成
F B
B
1200
F
F
F F
sp2 杂 化 轨 道
乙烯分子中键的形成
sp型的三种杂化
杂化类型 参与杂化 的原子轨 道 杂化轨道 数 sp 1个s + 1个p 2个sp杂化轨 道 sp2 1个s + 2个p 3个sp2杂化 轨道 120o 正三角形 BF3, BCl3 sp3 1个s + 3个p 4个sp3杂化 轨道 109.5o 正四面体 CH4，CCl4
2 0
直线
HgCl2
3
3 0
AB3
BF3
2
1 AB2
PbCl2
价 层 电 子 对 数
价层 电子 对排 布
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分 子 类 型
电子对的排布 方式
分子构型
实 例
4 4
0
AB4
正四面体
CH4
四面 体
3
1
AB3
三角锥形
NH3
2
2
AB2
角形
H2O
价层 电子 对数
价层 电子 对排 布
+
使 轨 道 为 间 了 的 四 排 个 斥 杂 最 化 小 轨 ， 道
在 四 4 空 个 个 杂 间 顶 化 尽 点 轨 可 道 能 的 远 离 ，
由于每个轨道中都含有1/4的 由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和 1/4 3/4的 轨道成分， 3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。 杂化轨道。 sp3 杂化轨道间的夹角是 109.5°, ° 轨道的几何构型为正四面体形。 轨道的几何构型为正四面体形。
例：
2p 2s 激发 2p 2s 杂化 sp杂化态 杂化态 直线形 键合 直线形
Be基态 基态
激发态
180° °
Cl
Be
Cl
化合态
sp 杂 化 轨 道
乙炔分子中轨道重叠方式示意图
2.sp2 杂化
sp2 杂化轨道间的夹角是 杂化轨道间的夹角是120度，轨道的几何构型 度 为平面正三角形
2s 2p 2s 2p 正三角形
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
实 例
5 4 5 三角 双锥 3
0 1
AB5 AB4
三角双锥
PCl5 SF4
变形四面 体
2
AB3
T形
ClF3
− I3
2
3
AB2
直线形
价层 价层电 成键 孤对 电子 子对排 电子 电子 对数 布 对数 对数 6 0
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
③杂化轨道之间在空间取最大 杂化轨道之间在空间取最大 分布， 夹角分布 使相互间的排斥能最 夹角分布，使相互间的排斥能最 小，故形成的键较稳定。不同类 故形成的键较稳定。 型的杂化轨道之间夹角不同， 型的杂化轨道之间夹角不同，成 键后所形成的分子就具有不同的 空间构型。 空间构型。
sp 杂化 同一原子内由1个 轨道和 轨道和1个 轨道发生 同一原子内由 个ns轨道和 个np轨道发生 SP杂化轨道间的夹角是180 杂化轨道间的夹角是180度 SP杂化轨道间的夹角是180度，轨道的 的杂化，称为sp杂化 杂化后组成的2个 杂化。 的杂化，称为 杂化。杂化后组成的 个轨 几何构型为直线形 道称为sp杂化轨道。 道称为 杂化轨道。 杂化轨道
实 例
AB6
正八面体
SF6
6
八面体
5
1
AB5
四方锥形
IF5
4
2
AB4
平面正方 形
ICl− 4
提示： 提示：
非中心原子： 、 、 、 非中心原子：Cl、F、Br、I=H 中心原子：同主族的可以互换 中心原子： （如N=P、S=O等） 、 等 通常双原子分子中没有发生杂化
课堂练习
写出下列分子的的杂化轨道类型及空间构型 NH3、BeCl2、PCl3、BF3、CS2 、 H2O、Cl2O 、SiCl4、CH3F、NI3 、 、
形成分子时， ① 形成分子时 ， 由于原子间的 相互作用， 相互作用，使同一原子内部能量 相近的不同类型原子轨道重新组 合形成的一组新的能量相同的杂 化轨道。 多少个原子轨道发生 化轨道。有多少个原子轨道发生 杂化就形成多少个杂化轨道 多少个杂化轨道。 杂化就形成多少个杂化轨道。
②杂化轨道角度分布大，且电子 杂化轨道角度分布大， 云一头大，一头小，成键时利用大 云一头大，一头小， 的一头， 的一头，可以使电子云重叠程度更 从而形成稳定的化学键。 大，从而形成稳定的化学键。即杂 化轨道增强了成键能力。 化轨道增强了成键能力。
四个H原子分别以 个 轨道与 轨道与C原子上的 四个 原子分别以4个s轨道与 原子上的 原子分别以 四个sp 杂化轨道相互重叠后， 四个 3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个 性质、能量和键角都完全相同的S-SP3σ键， 性质、能量和键角都完全相同的 键 形成一个正四面体构型的分子。 形成一个正四面体构型的分子。
1.sp3 杂化
例：
2s
CH4分子中碳原子的杂化 正四面体形 2p 2p 2s sp3 杂化态 激发态
C的基态 的基态
轨道和3个 轨道混杂并重新组合 轨道混杂 由1个2s轨道和 个2p轨道混杂并重新组合 个 轨道和 的轨道。 成4个能量与形状完全相同的轨道。 个能量与形状完全相同的轨道
方 向 分 别 指 向 正 四 面 体 的
杂化轨道 180o 间夹角 空间构型 直线 实例 BeCl2，C2H2
化学式 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 CH4 4 SP3 正四面体 BF3 C2H4 CH2O C2H2
3 3 3 2
SP2 SP2 SP2 SP
正三角形 平面形 平面形 直线形
为什么氨分子的 键角是107.3°？ 键角是 °
（2）.根据分子的价电子对数确定分子 的空间构型、中心原子的杂化 价层电 子对数 电子对排 布方式 直 线 形
2
3 平 面 三 角 形