价层电子对互斥理论
高中化学选择性必修二第二章第二节价层电子对互斥理论
CH4
NH3
孤电子对与δ键 电子对之间的斥 力大于δ键电子 对间的斥力
认识新知
VSEPR模型（价层电子对互斥模型）
价层电子对 2 VSEPR模型 直线
3
4
平面三角形 正四面体
任务二：
请大家标出下列分子中各原子的电子式、中心原子结合 原子数、δ键电子对数、中心原子孤电子对数及中心原 子价层电子对数、VSEPR模型及分子的空间结构
CH4
H2O NH3
HCHO CO2
任务二：
孤电子对数 =½（a-xb) a 对于原子：为中心原子的最外层电子数 (离子：a为中心原子最外层电子数减去离子电荷数） 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(H为 1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）
任务二：
作业
优化设计P30-31页1-10题
Thanks!
4 0 AB4
4 3 1 AB3
2 2 AB2
VSEPR 模型
立体 结构
实例
正四 面体
正四 面体
CH4、NH4+、 SiCl4、SO42-、 PO43-、ClO4-等
四面 体形
三角 锥形
NH3、PH3、 PCl3、H3O+、 SO32-、等
四面 体形
V形
H2O、H2S等
练习
确定BF3的VSEPR模形和分子空 间构形
δ键电子对数= 与中心原子结合的原子数 价层电子对数=δ键电子对数+孤电子对数
代表 电子式 中心原 δ键 中心原 中心原子 VSEPR模 分子空
物
子结合 电子 子孤对 价层电子 型 间结构
原子数 对 电子对 对数
价层电子对互斥理论
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。
价层电子对互斥理论
三角 BF3、 SO3 形 SnBr2、 V形 PbCl2
价层 电子 对数 目
价层电 σ 键 孤电 电子对 分子的 子对的 电子 子对 的排列 空间构 实例 空间构 方式 型 对数 数 型
4 4 四面体 形 3 2
0 1 2
四面体 CH4、 CCl4 形
三角锥 NH3、 PCl3 形 V形 H2O
4+2=6 6-1=5
3 3
2 1
1、对阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷 数，其它不变。 2、对阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷 数，其它不变。
四、分子空间构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，在得到价层 电子对数之后可得到VSEPR模型，然后我们略去VSEPR模型 中中心原子上的孤对电子，便可得到分子的立体构型。
NH3
CH4
a
孤对电子对数
x b 中心原子 上的孤电 子对数
分子 中心 或离 原子 子 H2O CO2
O
C N C
6
4 5 4
2
2 3 4
1
2 1 1
2
0 1 0
NH3
CH4
CO32-
H30+ 的孤对电子对数求法？
分子或 中心 离子 原子 CO32H30+ C O
a
x
b
中心原子 上的孤电 子对数 0 1
这样已知价层电子对的数目，就可以确定VSEPR模型。
三、价层电子对的确定方法
注：1、σ键电子对数可由分子式确定，例如：H2O 为2 NH3 为3 2、中心原子的孤对电子 =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
价层电子对互斥理论
90°
形状 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥 八面体 名称
活动二:价层电子对互斥模型（VSEPR） 理论内涵
理论提出 预测分子的立体构型 理论应用
1940 西奇威克(N.V.Sidgwick)、坡维尔(H.M.Powell)提出 1960S吉列斯比(R.J.Gillespie)、尼霍尔姆(R.S.Nyholm)发展
高二 选修3
价层电子对互斥理论
（VSEPR theory）
形形色色的分子
原子通过共用电子对所形成的相互作用（共价键）结合成分子。 分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。
活动一：模型初探
用气球模型的空间互斥类比电子对的电性互斥
电子 对数
2
3
4
5
6
气球 模型
VSEPR 模型
180°
90° 90°
价层电子对互斥模型（VSEPR）
1.分子的立体构型取决于中心原 子理价论层应电用子对排布。
2.分子的立体构型采用价层电子 对相互排斥作用最理小论的提构出型。
理论内涵
3.价层电子对之间保持最大距离 ，分子采用对称结构。
H
·· ··
H ·· C ·· H
斥力最小 能量最低
H
价层电子对互斥模型（VSEPR）
分子：价电子数（最外层电子数） 阳离子：价电子数－电荷数 阴离子：价电子数 + 电荷数
①σ键电子对数可由分子式确定。
②中心原子上的孤电子对数= 12（a－xb）
中心原子结合 的原子数
与中心原子结合的原子 最多能接受的电子数
O2 N3 N4
6
2 12
5
311
5-1=4 4 1 0
价层电子对互斥理论
a ) 键角 角度小时，电对距离近，斥力大 ； b ) 电子对的种类 角度相同时，
孤对电子 —— 孤对电子 斥力最大 因为负电集中。
孤对电子 —— 成键电对 斥力居中
成键电对 —— 成键电对 斥力最小 因为有配体原子 核会分散电对的负电。
结论 要尽量避免具有较大斥力的电子对分布在互成 90°
的方向上。
2
● 确定电子对的空间排布方式
中心原子上不含孤对电子的共价分子的几何形状
通式 AB2
共用 电子对
2
原子A在原子B周围的排列方式 （理想的BAB键角）
直线(180°)
结构
AB3
3
平面三角形(120°)
AB4
4
正四面体(109°28’)
AB5
5
AB6
6
三角双锥(BaABa, 180°) (BeABe, 120°) (BeABa, 90°) Ba–轴向B原子，Be平伏B原子
19
5 对电子，4 个配体，1 对孤对电子，有 2 种情况供选择 ：
甲
乙
孤对 － 孤对
0
0
孤对 － 成键
2
3
成键 － 成键
4
3
从 90 °方向上的分布情况看，‘ 甲 ’ 稳定，称变形四面体。
5 对电子，3 个配体，2 对孤对电子，有 3 种情况供选择 ：
甲
乙
丙
孤对 － 孤对 0
0
1
孤对 － 成键 6
化，由原子核间产生相对位移，即键长，键角变化引起的。
诱导极化又称形变极化，对于极性分子还有定向极化，极性
分子在电场中永久偶极矩转到与电场方向反平行，采取择优
引起的，诱导极化产生诱导偶极矩 ，
价电子对互斥理论
生物化学
03
价电子对互斥理论在生物化学中也有应用，如预测生物大分子
的结构和功能，以及药物与生物大分子的相互作用等。
02 价电子对互斥原理
原子轨道与价电子
原子轨道
描述电子在原子核外运动状态的函数，决定了电子的空间分布和 能量。
价电子
原子参与化学反应的电子，通常位于原子的最外层轨道上。
原子轨道与价电子的关系
当价电子对数目为3时，原子 采用sp2杂化方式，形成平面 三角形分子，如BF3、SO3等 。此外，某些具有孤对电子的 分子也会采用sp2杂化方式， 如H2O、NH3等。
当价电子对数目为4时，原子 采用sp3杂化方式，形成四面 体构型的分子，如CH4、SiH4 等。此外，具有孤对电子的分 子也可能采用sp3杂化方式， 但其几何构型会发生变化，如 NH3为三角锥形，H2O为V形 。
互斥原理与化学键合
互斥原理不仅适用于价电子对之间的排斥，也适用于化学键合过程中 的电子排布和键角预测。
能量最低原则
01
能量最低原则
分子在形成时趋向于达到能量最低的状态，因为这样的状态最稳定。
02
价电子对互斥与能量最低原则的关系
价电子对之间的互斥作用使得分子在形成时趋向于调整几何构型以降低
电子对之间的排斥能，从而达到能量最低的状态。
价电子对数目与键角关系
价电子对数目越多，键角越小。 当价电子对数目相同时，不同杂化类型的分子键角也有所不同。
实例分析
水分子（H2O）
中心原子氧原子有两对价电子对，根据价电子对互斥理论，这两对价电子对应该尽量远离彼此，形成 109.5°的键角。然而，由于氧原子上还有两对孤电子对，这些孤电子对也对键角产生了影响，使得水分子 的键角略小于109.5°，实际测量值为104.5°。
价层电子对互斥理论
价层电子对互斥理论——一种快速判断分子和离子构型的方法分子中的价电子对（包括成键电子对n，和孤电子对m）由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离以减小斥力。
【注意】如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。
价电子对数计算(1)价电子对数=成键电子对n+孤对电子对m(2)成键电子对n=与中心原子成键的原子个数(3)孤电子对m=(中心原子价电子数-与中心原子结合的原子未成对电子数和)/2(4)阳离子在分子上减去所带电荷数阴离子在分子上加上所带电荷数2价电子对数与杂化轨道空间构型关系推断分子空间构型的具体步骤⑴、先确定中心原子的价层电子对数，再确定杂化轨道的空间构型n=2 直线形n=3 平面三角形n=4 正四面体⑵、确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。
①若孤电子对数为0，则分子的空间构型和杂化轨道的空间构型相同②若孤电子对数不为0，则分子的空间构型和杂化轨道的空间构型不同。
分子CO2 BeCl2 BF3 CH4 HeO2 NH3价电子对数 2 2 3 4 4 4杂化轨道构型直线型直线型正三角形正四面体正四面体正四面体有无孤对电子无无无无有有分子空间结构直线形直线型平面三角形正四面体V型三角锥型推断离子空间构型的方法方法同分子空间构型的确定。
区别在于算中心原子价电子对数时，正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
ABm型分子（或离子）空间构型对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子中的价电子对数可以用下式计算：n=（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m）/2价电子对数目为2、3、4时，价电子对的几何分布分别呈直线形、平面三角形、正四面体构型。
注意：①中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数。
②配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧原子硫原子按不提供价电子计算，但做为中心原子时提供6个价电子。
价层电子对互斥理论
价层电子对互斥理论
双价层电子对互斥理论提出了一种新的观点，表明电子是双价的，而不是单价的，即双价层模型是由两个负责一个反应的活性立体复配，整个双价层电子互斥理论给出了一个反应前激子和过渡态之间的立体分子动力学框架，为理解有机分子反应的立体化学提供了基础性的理论支撑。
双价层电子对互斥理论和单价电子理论的核心正在于，电子活性的双价状态是有机反应的一个重要的特征，它们构成“立体复配”，也就是双价层模型，这种差异主要表现在双价层模型的跃迁态过程中的动力学行为上，即每一个轨道状态都只有一个立体结构，而且这两个轨道之间的不对称性也存在。
即使能量有所改变，这种不对称性也不会随之改变。
反应前激子和反应过渡态可以通过这种双轨道立体不对称性来解释，其中重要的是反应中的立体复配。
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σ键电子对和 孤对电子对
排斥力最小
二、价层互斥理论
2.价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）
高中化学选修3 第二章第二节 分子的立体构型 第一课时
活动：
1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点 是否一定在同一直线？ 迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两 个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别 是什么？
O2
HCl
活动：
2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点 是否一定在同一直线上？ 迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成 三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分 别是什么？
N
正四面体
H H
三角锥形
O H
H
2
2
正四面体
H
V形
应用反馈
化学式
中心原子 孤对电子 数 σ键电子 对数
VSEPR模型
空间构型 V形 平面三角形 V形
H 2S BF3 NH2-
2 0 2
2 3 2
四面体 平面三角形 四面体
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价 成 孤 层 VSEPR 键 对 分子 电子对的排 电 电 电 类型 布模型 立体结构 子 模型 子 子 对 对 对 数 数 数
3.成键σ键电子对和未成键的孤对电子对
价层电子对数 = σ键个数+中心原子上的孤对电子对个数
δ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对数 =½（a-xb) a：对于原子：为中心原子的最外层电子数 (对于阳离子、对于阴离子 ） 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 (H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）
在多原子构成的分子中，由于原子间排 列的空间顺序不一样，使得分子有不同 的结构，这就是所谓的分子的立体构型。
一、形形色色的分子
1、三原子分子立体结构
CO2
直线形180°
H2O
V形105°
一、形形色色的分子
2、四原子分子立体结构
HCHO
平面三角形120°
NH3
三角锥形107°
一、形形色色的分子
3、五原子分子立体结构
CH4
正四面体
一、形形色色的分子
4、其它
P4
正四面体60°
C2H2
直线形180°
4、其它：
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
资料卡片： 形形色色的分子
C60
C20
C40
C70
为什么H2O分子的键角不是90。，而是105。呢？
H2O
V形105°
二、价层互斥理论
1.内容
NH3
2
2
AB2
V形
H2O
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不 同，什么原因？
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空间 结构也不同，什么原因？
1.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模 型，下列说法正确的（C）
A.若n=2，则分子的立体构型为V形 B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确
2 直线 2 形 平面 3 3 三角 形 实 例
0 AB2
直线形
CO2
0 AB3
平面三角形 V形
BF3
2 1 AB2
SO2
价 VSEPR 层 模型 电 子 对 数
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分 子 类 型
实 例
电子对的排布 模型 分子构型
4
4
正四 面 体
0
AB4 AB3
正四面体
CH4
3
1
三角锥形
代表 物 H2O 电子式 H :O:H H : N :H H H H : C :H H :O::C::O: : : : : : : : : 中心原子结合 σ键电子 孤对电 价层电 原子数 对 子对 子对数
2
2
2
4
NH3
CH4
3
4
3
4
1
0
4
4
CO2
2
2
0
2
价层电子对数 =σ键个数+中心原子上的孤对电子对个数 σ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数
A
二、价层互斥理论
中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成 4. VSEPR模型应用——预测分子立体构型 键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR 模型中的孤电子对 分子或 σ键电子对 孤电子对 VSEPR模 分子的立体 离子 数 型及名称 构型及名称 数 CO2 O O C 2 0
孤电子对的计算
分子或 中心原 离子 子
H2O SO2 NH4+ CO32O S N
=½ （a-xb) x b
中心原子 上的孤电 子对数
a
6
1
2
2
6
2
2
1
5-1=4
4
1
0
C
4+2=6 3 2 0
二、价层互斥理论
剖析内容
排斥力最小
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对 （包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之 间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取 电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥 力最小，分子体系能量最低,最稳定。
直线形
直线形
CO3
SO2
2-
O
3
0
O
平面三角形 平面三角形 O
O S O
C
2
1
平面三角形
V形
二、价层互斥理论
4.价电子对的空间构型即VSEPR模型应用
分子或 离子 价层电子对 数 孤电子对 数 VSEPR模 分子的立体 型0
正四面体
H
C
H
H 正四面体
3 H2O
1
D 2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 ＿＿ ＿
A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形
课堂练习：
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有＿＿ ＿直线 形和 V 形，大多数四原子分子采取 平面三角 形和 ＿ 三角锥 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 ＿＿ 正四面体 形。 D 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 ＿＿＿ A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大 ③②① 的顺序为＿＿＿ ④ 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′ 的是＿ C ＿＿＿ ①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤