2.2共价键与分子的立体构型课件1(鲁科版选修3)

上的B原子和相关键对电子
三角双锥
跷跷板形
T形
直线
第二对孤对电子优先代替第一
对孤对电子反位的那个B原子和
相关键对电子
正八面体
四方锥
平面四Байду номын сангаас形
中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型 价 层 电 子 对 数
价层 电子 对排 布
成 键 电 子 对 数
孤 分子 电子对的排 对 类型 布方式 电 子 对 数
p键
H C H C H H = H H C C H H
H C O H =
p键
H H C O
烯烃>C=C<结构中跟3个原子键合的碳原子也是 以sp2杂化轨道为其s-骨架的。 C2H4
3、sp杂化 具有VSEPR模型的AY2通式的分子中的中心原子采 取sp杂化轨道构建分子的s骨架，例如CO2中的碳原子、 H-C≡N:中的碳原子、BeCl2分子中的铍原子等等。炔烃 中的—C≡C—的s骨架也是由sp杂化轨道构建的。 当中心原子取sp杂化轨道形成直线形的s骨架时， 中心原子上有一对垂直于分子的s骨架的未参与杂化的 p轨道。例如乙炔分子：形成二个p键。
o
o
o
(a) 中没有 90°的孤对电子-孤对电子的排斥作用， 是最稳定的构型。因此， 的几何构型为直线形。 IF 2 利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族 元素的原子形成的共价分子或离子的几何构型。
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP
LP
VP
分子几何构型
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
如何将甲烷中C、H的原子轨道几 何形状与分子的立体构型建立 联系？
如：甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立体结 构都是正四面体。若认为CH4分子里的中心原子碳的 4个价电子层原子轨道––2s和2px,2py,2pz分别跟4个氢 原子的1s原子轨道重叠形成σ键,无法解释甲烷的4个 C-H键是等同的,因为碳原子的3个2p轨道是相互正交 的(90夹角)，而2s轨道是球形的。 泡林假设：甲烷的中心原子—碳原子在形成化学键 时,4个价电子层原子轨道并不维持原来的形状,而是发 生“杂化”，得到4个等同的轨道,总称sp3杂化轨道， 每个轨道为等价的sp3轨道。
BP 4
LP 0
VP 4
分子几何构型
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4
LP 0
VP 4
分子几何构型 正四面体
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4 4
LP 0 0
VP 4 4
分子几何构型 正四面体
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4 4
LP 0 0
例：判断XeF2、XeF4、XeOF4、XeO2F2四种化合物的
几何构型。
解：Xe价电子数为8，F未成对电子数为1，O未成 对电子数为2 VP=BP+LP
XeF2 ： BP=2，LP=(8-2)/2=3，VP=2+3=5
AB2E3型：
电子对排布方式：三角双锥
实际分子形状：直线型
XeF4： BP=4，LP=(8-4)/2=2，VP=4+2=6 AB4E2型： 电子对排布方式：正八面体
2.2共价键与分子的立体构型
一、价层电子对互斥理论 （VSEPR for judging the configuration of the covalence molecular ） ———判断共价分子几何形状的
VSEPR理论认为：
共价分子（或离子）中中心原子的价层电子 对（包括键电子对和孤对电子）由于静电排斥作 用而趋向尽可能彼此远离，使分子尽可能采取对 称结构。
AB2
分子构型
实 例
直线 2 形 2 0
直线形
HgCl2
平面 3 0 3 三角 形 2
AB3
平面三角形
BF3
1 AB2
角形
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
0
AB4
正四面体
CH4
4
四面 体
3
1
AB3
三角锥形
例：sp3杂化
sp3杂化轨道
CH4
2、sp2杂化 凡符合VSEPR模型的AY3通式的分子或离子中心原 子大多数采取sp2杂化轨道。例如，BCl3、CO32–、NO3–、 H2C=O、SO3等等。烯烃>C=C<结构中跟3个原子键合 的碳原子也是以sp2杂化轨道为其s-骨架的。 以sp2杂化轨道构建s轨道的中心原子必有一个垂 直于sp2s骨架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟 邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成 p键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的结构图：
苯中的碳原子取 sp2 杂化，每个碳原子尚余一个未 参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。 由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什么 区别,认为中心的碳原子的未参与杂化的p轨道中的电子 只与左邻的碳原子上的平行 p轨道中的一个电子形成 p键 而不与右邻的形成p键或者相反显然是不符合逻辑的。 所以我们认为所有 6个平行 p轨道总共 6 个电子在一 起形成了弥散在整个苯环的 6 个碳原子上下形成了一个 p-p大键。用p-p大键(有机化学中的共轭体系)的概 念苯的结构式写成如下右图更好。后者已经被广泛应用。
p键
H C H C H H = H H C C H H
H C H O =
p键
H H C O
例：sp2杂化(H2C=CH2)
以sp2杂化轨道构建s轨道的中心原子必有 一个垂直于sp2s骨架的未参与杂化的p轨道. 如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重 叠，并填入电子，就会形成p键。如，乙烯 H2C=CH2、甲醛H2C=O的结构图：
实际分子形状：平面四方形
XeOF4： BP=5，LP=(8-6)/2=1，VP=5+1=6 AB5E型： 电子对排布方式：正八面体
实际分子形状：四方锥形
XeO2F2： BP=4，LP=(8-6)/2=1，VP=4+1=5
AB4E型：
电子对排布方式：三角双锥
实际分子形状：不规则四面体
例：判断ClO4-的空间构型。 解：Cl价电子数为7，O未成对电子数为2 VP=BP+LP BP=4，LP=(7-8+1)/2=0，VP=4+0=4
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4 4 2 3
LP 0 0 2 2
VP 4 4 4 5
分子几何构型 正四面体 正四面体 V型
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4 4 2 3
LP 0 0 2 2
VP 4 4 4 5
分子几何构型 正四面体 正四面体 V型 T型
几个实例
（1）对于中心原子A上只有键电子对而没
有孤对电子的ABn型分子。
与中心原子成键的原子数等于中心原子周围 键电子对的数目， n个B原子理想排布是 A原子周
围成键电子对之间排斥力最小的那种方式。
n=2时，AB2
B A B
为直线型
n=3时，AB3
以A原子为中心的三角形
n=4时，AB4
以A原子为中心的正四面体
3. 推测ABnEm分子几何构型
4 、不同电子对间斥力大小顺序： 1）.孤对-孤对的排斥力 >>孤对-成键电子对的
排斥力 > 成键 - 成键电子对的排斥力 2） 在包括有多重键的分子中,多重键作单键处理, 多重键对成键电子对的排斥力大小次序为: 叁键 > 双键 > 单键 3） 中心原子相同时,配体电负性变大,键角变小。 (由于对成键电子对吸引力较大，使共用电子对 离中心原子较远,占据空间角度较小). NF3和 NH3 SCl2 和 SF2 4）配位原子相同时,随中心原子电负性变小,键角 减小. NH3 > PH3 OH2 > SH2
n=5时，AB5
以A原子为中心的三角锥体
n=6时，AB6
以A原子为中心的正八面体
（2）中心原子A上带有孤对电子时共价分
子的基本形状。
A上有一对孤对电子的AB2型分子： AB2E，E代表孤对电子， 理想构型：为BAB角等于1200的角形AB2分子。 基本构型：角形，键角小于1200。
三角形
角形
VP 4 4
分子几何构型 正四面体 正四面体
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4 4 2
LP 0 0 2
VP 4 4 4
分子几何构型 正四面体 正四面体
物质 SiF4 NH4+ H2 S ClF3
BP 4 4 2
LP 0 0 2
VP 4 4 4
分子几何构型 正四面体 正四面体 V型
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
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
与重键对应的两对（双键）或三对（叁键） 电子都看作一个“超级电子对”。
将CO2分子中两个双键的电子看作C原子上的 两个超级电子对（C原子上没有孤对电子），预言 CO2为AB2型直线型分子。
CH4 分子（ C 原子上没有孤对电子）具有理 想四面体键角109.470。
NH3 分子 N 原子上的一对孤对电子将 HNH 键
角压缩至1080 17’ 。