判断几何构型
几何构型的判断方法
几何构型的判断方法一、引言几何构型是指由几何图形或形状组成的特定模式或结构。
在几何学中，判断几何构型的方法多种多样。
本文将介绍几种常见的几何构型判断方法，包括对称性、相似性、共线性、垂直性和平行性等。
二、对称性判断方法对称性是指物体或图形在某个轴线或平面上具有镜像对称的特性。
判断对称性的方法主要有以下几种：1. 轴对称法：通过寻找轴线来判断图形是否具有对称性。
如果图形可以沿某条直线折叠后两部分完全重合，则该图形是轴对称的。
2. 中心对称法：通过寻找中心点来判断图形是否具有对称性。
如果图形的每个点关于中心点对称，则该图形是中心对称的。
3. 线对称法：通过寻找线段来判断图形是否具有对称性。
如果图形的每个点关于一条线段对称，则该图形是线对称的。
三、相似性判断方法相似性是指两个图形在形状上具有相似比例关系的特性。
判断相似性的方法主要有以下几种：1. 角度相等法：如果两个图形的对应角度相等，则它们是相似的。
2. 边长比例法：如果两个图形的对应边长之比相等，则它们是相似的。
3. 直角边比例法：如果两个直角三角形的斜边比相等，则它们是相似的。
四、共线性判断方法共线性是指三个或更多个点在同一条直线上的特性。
判断共线性的方法主要有以下几种：1. 三点共线法：如果三个点在同一条直线上，则它们是共线的。
2. 共线向量法：如果两个向量共线，则它们所表示的点也是共线的。
3. 斜率相等法：如果两条直线的斜率相等，则它们是共线的。
五、垂直性判断方法垂直性是指两条直线或线段之间的相互垂直关系。
判断垂直性的方法主要有以下几种：1. 斜率互为负倒数法：如果两条直线的斜率互为负倒数，则它们是垂直的。
2. 两条直线的乘积为-1法：如果两条直线的斜率的乘积为-1，则它们是垂直的。
3. 两条线段的内积为0法：如果两个线段的向量的内积为0，则它们是垂直的。
六、平行性判断方法平行性是指两条直线或线段之间的相互平行关系。
判断平行性的方法主要有以下几种：1. 斜率相等法：如果两条直线的斜率相等，则它们是平行的。
分子几何构型判断3
一、 轨道杂化理论 ( Pauling, 1931) Hybridization Theory
1、轨道的杂化 、 在同一个原子中能量相近的不同类型的几 个原子轨道在成键时可以相互叠加而组成同等 个原子轨道在成键时可以相互叠加而组成同等 数量的能量完全相同的杂化原子轨道 数量的能量完全相同的杂化原子轨道 原子形成杂化轨道的一般过程 激发 杂化 轨道重叠
• 孤对电子相对来说带有较多的负电荷。受孤 孤对电子相对来说带有较多的负电荷。 对电子云的排斥， 分子中N－ 键间的夹 对电子云的排斥，NH3分子中 －H键间的夹 角被压缩为107º，H2O分子中 分子中O—H键间的夹 角被压缩为 ， 分子中 键间的夹 角被压缩到104º40¹。 角被压缩到 。 • 含有孤对电子的杂化被称为不等性杂化。 含有孤对电子的杂化被称为不等性杂化。 不等性杂化 NH3和H2O分子中 和O都发生了不等性 3杂 分子中N和 都发生了不等性 都发生了不等性sp 分子中 化
• 四个 3 杂化轨道在空间均匀对称地分布 四个sp 杂化轨道在空间均匀对称地分布— —以碳原子核为中心，伸向正四面体的四个 以碳原子核为中心， 以碳原子核为中心 顶点。 顶点。这四个杂化轨道的未成对电子分别与 氢原子的1s电子配对成键 电子配对成键， 氢原子的 电子配对成键，这就形成了甲烷 分子。 分子。
②sp2杂化
分子时， • 碳原子在形成乙烯（C2H4）分子时，每个碳原 碳原子在形成乙烯（ 子的2S轨道与两个 轨道发生杂化，称为sp 轨道与两个2p轨道发生杂化 子的 轨道与两个 轨道发生杂化，称为 2杂 杂化后形成3个杂化轨道 它们的形状与sp 个杂化轨道。 化。杂化后形成 个杂化轨道。它们的形状与 3 杂化轨道相似， 杂化轨道相似，在空间以碳原子梭为中心指向平 面正三角形的三个顶点。 面正三角形的三个顶点。 • 未杂化的 个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平 未杂化的l个 轨道则垂直于杂化轨道所在的平 面。3个sp2杂化轨道与未杂化的 1个2p轨道各有 个 个 轨道各有 1个未成对电子。两个碳原子分别以 个sp2杂化 个未成对电子。 个未成对电子 两个碳原子分别以1个 轨道互相重叠形成σ 两个碳原子的另外4个 轨道互相重叠形成σ键，两个碳原子的另外 个 sp2杂化轨道分别与氢原子结合。 杂化轨道分别与氢原子结合。
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 ，
选修二2.2.3 解题策略 分子的空间结构及判断方法
sp
1个ns和 1个np
轨道夹角 180°
实例
CO2
sp2
1个ns和 2个np
120°
BF3
sp3
1个ns和 3个np
109°28 ′ CH4
【典例1】下列分子中,中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相
同的是( )
A.H2O、SO2 答案 B
B.BeCl2、CO2
C.H2O、NH3
D.NH3、CH2O
VSEPR模型
分子或离子的立体构型。
2.确定分子或离子的立体构型。
①若中心原子A无孤电子对,则分子或离子的立体构型为价层电子对的立体构
型—VSEPR模型。
②若中心原子A有孤电子对,则分子或离子的立体构型为略去中心原子孤电子
对后的成键电子对的立体构型。
【三言两语话重点】
(1)1个公式:
1
中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+ 2 (a-xb)。
空间结构 间结构
直线形 直线形
三角形
三角形 V形
正四面体形
四面体形 三角锥形
V形
实例
BeCl2 BF3
SnBr2 CH4 NH3 H2O
3．利用键角判断 一般来说，高中阶段知道了多原子分子中的键角数据，就可确 定该分子的空间几何构型。常见分子的键角与分子构型如下表：
分子 硫化氢
水
氨
甲烷
二氧化碳
键角 约90° 105°
107° 109°28′
180°
分子构型 V形
V形 三角锥形 正四面体形 直线形
分子 白磷 三氯化硼 乙烯
乙炔
苯
键角 60° 120°
120°
结构化学题库与答案（9）
结构化学题库与答案（9）《结构化学》第五章习题5001 NF 3和NH 3分⼦中，键⾓∠FNF ⽐∠HNH 要（a ），这是因为（b ）。
5002 写出下列分⼦的结构式(标明单键和多重键等键型)和⽴体构型：(1) Al 2Cl 6 ，(2) HN 3 ，(3) Fe(CO)3(η4- C 4H 4) ，(4) XeOF 4 ，(5) XeF 4 5003 NH 3和PH 3分⼦键⾓值⼤者为___________________分⼦。
5004 ⽤价电⼦对互斥理论推断： PF 4+的构型为_________________，中⼼原⼦采⽤的杂化轨道为_____________________： XeF 4的构型为___________________，中⼼原⼦采⽤的杂化轨道为________________________。
5005 写出下述分⼦中中⼼原⼦的杂化⽅式及分⼦的⼏何构型：HgCl 2_________________： Co(CO)4-__________________：BF 3___________________： Ni(CN)42-__________________。
5006 sp 2(s ，p x ，p y )等性杂化轨道中，若1ψ和x 轴平⾏，2ψ和y 轴成30°，1ψ，2ψ，3ψ互成120°。
请写出满⾜正交归⼀化条件的三个杂化轨道表达式：1ψ______________________________：2ψ______________________________：3ψ______________________________。
5007 O 3的键⾓为116.8°，若⽤杂化轨道ψ=c 1s 2ψ+c 2p 2ψ描述中⼼O 原⼦的成键轨道，试按键⾓与轨道成分关系式cos θ=-c 12/c 22，计算：(1) 成键杂化轨道中c 1和c 2值；(2) ψ2s 和ψ2p 轨道在杂化轨道ψ中所占的⽐重。
中级无机化学王明召-第四章习题答案-配位化学
教材第三章 配位化学习题及答案3.1 试判断下列配离子的几何构型和电子结构：[Co （CN ）6]3－（抗磁性）；[NiF 6]4－（两个成单电子）； [CrF 6]4－（4个成单电子）；[AuCl 4]－（抗磁性）； [FeCl 4]－（5个成单电子）；[NiF 6]2－（抗磁性）答案：[Co （CN ）6]3－（抗磁性）：八面体，O h 强场，低自旋，电子结构为t 2g 6e g 0； [NiF 6]4－（两个成单电子）：八面体，O h 弱场，高自旋，电子结构为t 2g 6e g 2； [CrF 6]4－（4个成单电子）：八面体，O h 弱场，高自旋，电子结构为t 2g 3e g 1； [AuCl 4]－（抗磁性）：平面正方形，D 4h 场，电子结构为（d xz 2,d yz 2 ）d z22d xy 2d x2－y20； [FeCl 4]－（5个成单电子）：四面体，T d 场，电子结构为e 2t 23； [NiF 6]2－（抗磁性）：八面体，O h 强场，低自旋，电子结构为 t 2g 6 e g 0 。
3.2 画出下列各配合物（配离子）所有可能的异构体：[CoCl 2（NH 3）4]＋，[Be （gly ）2]，[RhBr 2（en ）2]＋，[PtBr 2Cl 2（en ）]， [Ir （C 2O 4）2Cl 2]3－，[Cr （gly ）3]，[Pt （gly ）2]（gly ＝glycine ，甘氨酸） 答案：[CoCl 2（NH 3）4]＋：ClNH 3H 3NH 3NCoClNH 3NH 3NH 3H 3NH 3NCoClClcis － trans －[Be （gly ）2] gly ＝甘氨酸，NH 2CH 2COOH ：NONOBeONN O Becis － trans － [RhBr 2（en ）2]＋：NNNNRhBrBrNBrNNRhNBrNNNBrRhNBrtrans － cis － cis － [PtBr 2Cl 2（en ）]：BrBrNNPtClClClClNNPtBrBrBrClNNPtBrClBrClNNPtBrCl[Ir （C 2O 4）2Cl 2]3－：OOOIrClClOClOOIrOClOClOOIrOCltrans － cis － cis － [Cr （gly ）3]：NOONCrNONOONCrNON ON OCrNON ON OCrNOmer － mer － fac － fac － [Pt （gly ）2]：NNOPtONNO Ptcis － trans －3.3 （a ）已知配合物[M （A －B ）2]和[M （A －B ）2X 2]型的配合物都是旋光活性的，请分别画出它们的几何结构。
高中化学 第二章 分子结构与性质 2-1 形形色色的分子 价层电子对互斥理论教学案 新人教版选修3-
第一课时形形色色的分子价层电子对互斥理论学习目标：1. 认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2.能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。
3.能说明简单配合物的成键情况。
[知识回顾]1．键能：气态基态原子形成1_mol化学键释放的最低能量。
键能越大，化学键越稳定。
2．键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。
键长越短，键能越大，共价键越稳定。
3．键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键的夹角。
键角是描述分子立体结构的重要参数。
4．等电子体是指原子总数相等、价电子总数相同的微粒，其电子总数不一定相同。
[要点梳理]1．形形色色的分子(1)三原子分子(AB2型)(2)四原子分子(AB3型)(3)五原子分子(AB4型)最常见的为正四面体形，如CH4、CCl4等，键角为109°28′。
价层电子对互斥理论(1)内容价层电子对互斥理论认为，分子的立体结构是“价层电子对”相互排斥的结果。
价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
(2)价层电子对数的确定σ键电子对数可由分子式确定。
而中心原子上的孤电子对数，确定方法如下：中心原子上的孤电子对数＝12(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。
(3)VSEPR模型和分子的立体结构H2O的中心原子上有2对孤电子对，与中心原子上的σ键电子对相加等于4，它们相互排斥形成四面体形VSEPR模型。
略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，因而H2O的立体结构为V形。
知识点一常见分子的立体构型1．分子的键角和空间结构[问题探究]1．四原子分子都为平面三角形或三角锥形吗？[答案]不是。
H2O2分子的构型类似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个H原子分别在翻开的书的两页上，如图1所示：再如白磷(P4)分子为正四面体形，如图2所示。
2．五原子分子都是正四面体结构吗？[答案]不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，四个原子电子云的排斥力不同，使四个键的键角不全相等，所以并不是正四面体结构。
分子结构
H－N＝N＝N
H－N－N≡N
（3） 可以判断原子之间键长的长短 一般来说键级越大，键能越大，键长越短 在HN3中，N(a)－N(b) 的键长＞N(b)－N(c) 的键长 在C6H6中，C－C键的键长都是一样的，都可以通 过键级来判断。
6、Lewis八电子结构式的例外（Special conditions）
形式电荷与元素性质没有任何直接联系，它是共价 键形成的平等与否的标志。
（2） QF的计算公式：
QF = 原子的价电子数 键数 孤电子数 在CO中： QF(C) = 4 3 2 = 1 QF(O) = 6 3 2 = +1
0 0 0
H N N N
H N N N
2
H N N N
（二）共价键的类型
1、σ键 原子轨道沿键轴（两原子核间联线）方向以 “头碰头” 方式重叠所形成的共价键称为σ键。 形成σ键时，原子轨道的重叠部分对于键轴呈圆 柱形对称，沿键轴方向旋转任意角度，轨道的形 状和符号均不改变。
2、π键 原子轨道垂直于键轴以 “肩并肩” 方式重叠 所形成的共价化学键称为π键。形成π键时，原子 轨道的重叠部分对等地分布在包括键轴在内的平面 上、下两侧，形状相同，符号相反，呈镜面反对称。
Positive overlap
Negative overlap Zero overlap
σ bond
π bond
δ bond
综上所述，形成共价键的条件： (i) 要有单电子 (ii) 原子轨道能量相近 (iii) 电子云最大重叠 (iv) 必须相对于键轴具有相同对称性原子轨道（即 波函数角度分布图中的 +、+ 重叠， 、 重叠， 称为对称性一致的重叠）。
（1） 对于奇电子化合物，如NO、NO2等，只能用 特殊的方法表示：
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价层电子对理论(VSEPR theory)预测分子空间构型步骤为：
1.确定中心原子中对数
中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和减去离子带电荷数除以2[价电子对数=1/2(中心原子的价电子数+配位原子提供的σ电子数-离子电荷代数值）]，即为中心原子的价层电子对数。规定：(1)作为配体，卤素原子和H原子提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子；(2)作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算；(3)对于复杂离子，在计算价层电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数；(4)计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作1对电子处理。(5)?双键、叁键等多重键作为1对电子看待。
平面正方形
ICl4
实例分析:试判断PCl5?离子的空间构型。
解：P离子的正电荷数为5，中心原子P有5个价电子，Cl原子各提供1个电子，所以P原子的价层电子对数为（5+5-0）/2 = 5，其排布方式为三角双锥。因价层电子对中无孤对电子，所以PCl5为三角双锥构型。
实例分析：试判断H2O分子的空间构型。
:面体
0
AB4
正四面体
CH4
1
:AB3
三角锥
NH3
2
. .
:AB2
V型
H2O
5
三角双锥
0
AB5
三角双锥
PCL5
1
:?AB4
变形四面体
TeCl4
2
. .
:AB3
T型
ClF3
3
. .
:?AB2
. .
直线
I3-
6
正八面体
0
AB6
正八面体
SF6
1
:AB5
四方锥
IF5
2
. .
:AB4
解：O是H2O分子的中心原子，它有6个价电子，与O化合的2个H原子各提供1个电子，所以O原子价层电子对数为（6+2）/2 = 4，其排布方式为四面体，因价层电子对中有2对孤对电子，所以H2O分子的空间构型为V形。
2．判断分子的空间构型
根据中心原子的价层电子对数，从表9-4中找出相应的价层电子对构型后，再根据价层电子对中的孤对电子数，确定电子对的排布方式和分子的空间构型。
电子对数
电子对空间排布
孤电子对数
分子类型
分子形状（分子空间构型）
实例
2
直线
0
AB2
直线
BeCl2
3
平面三角形
0
AB3
平面三角形
BF3
1
. .