化學(xué)選修三第二章第二節(jié)分子的立體構(gòu)型

1、選修三第二章第2節(jié) 分子的立體構(gòu)型第2節(jié) 分子的立體構(gòu)型一、常見分子的空間構(gòu)型1.雙原子分子都是直線形，如：HCl、NO、O2、N2 等。2.三原子分子有直線形，如CO2、CS2等；還有“V”形，如H2O、H2S、SO2等。3.四原子分子有平面三角形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角錐形，如NH3、PH3等；也有正四面體，如P4。4.五原子分子有正四面體，如CH4、CCl4等，也有不規(guī)則四面體，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。二、價層電子對互斥理論（Valance Shell Electron Pair Repulsion Theory）簡稱V

2、SEPR 適用AD m 型分子1、理論模型分子中的價電子對(包括成鍵電子對和孤電子對)，由于相互排斥作用，而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離以減小斥力，分子盡可能采取對稱的空間構(gòu)型。2、用價層電子對互斥理論推斷分子或離子的空間構(gòu)型的一般步驟：(1)確定中心原子A價層電子對數(shù)目法1經(jīng)驗總結(jié)中心原子的價層電子對數(shù)=（中心離子價電子數(shù)+配對原子提供電子總數(shù)）對于ABm型分子(A為中心原子，B為配位原子)，計算方法如下：n注意：氧族元素的氧做中心時：價電子數(shù)為 6, 如 H2O，H2S；做配體時:提供電子數(shù)為 0，如在 CO2中。如果討論的是離子，則應(yīng)加上或減去與離子電荷相應(yīng)的電子數(shù)。如PO中P原子價層電子數(shù)5+（

3、04）+3 = 8；NH 中N原子的價層電子數(shù)5+（14）1 = 8。結(jié)果為單電子時視作有一個電子對。例：IF5 價層電子對數(shù)為7+（51） = 6對 正八面體（初步判斷） N H 價層電子對數(shù)為5+（41）1 = 4對 正四面體PO 價層電子對數(shù)為5+（04）+3 = 4對 正四面體NO2 價層電子對數(shù)為5+0 = 2.53對 平面三角形法2. 確定中心原子A價層電子對數(shù)目-普遍規(guī)則中心原子A價層電子對數(shù)目=成鍵電子對數(shù)+孤對電子數(shù)(VP=BP+LP)VP是價層電子對，BP是成鍵電子對（BOND ），LP是孤對電子對（LONE PAIR）VP=BP+LP=與中心原子成鍵的原子數(shù)+中心原子的孤

4、對電子對數(shù)LP=配位原子數(shù)+LPLp = (中心原子價電子數(shù)配位原子未成對電子數(shù)之和) IF5 Lp=7(51) = 1 構(gòu)型由八面體四方錐NH Lp =（51）（41） = 0 正四面體PO Lp =（5+3）（42） = 0 正四面體SO Lp =（6+2）（42） = 0 正四面體NO2 Lp =5（22） = 1 構(gòu)型由三角形V形SO Lp =（6+2）（32） = 1 構(gòu)型由四面體三角錐法3：由Lewis結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)式直接寫出，雙鍵、三鍵都是1對電子 VP: 5 4 4 6 4(2)確定價層電子對的空間構(gòu)型價層電子對數(shù)目23456價層電子對構(gòu)型直線形三角形四面體三角雙錐八面體(3)分

5、子空間構(gòu)型確定價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的空間構(gòu)型，而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對空間構(gòu)型，不包括孤對電子。當(dāng)中心原子無孤對電子時，兩者的構(gòu)型一致；當(dāng)中心原子有孤對電子時，兩者的構(gòu)型不一致。電子對數(shù) 目中心原子雜化類型電子對的空間構(gòu)型成鍵電子對數(shù)孤電子對 數(shù)電子對的排列方式分子的空間構(gòu)型實 例2sp直 線20直 線BeCl2CO23sp2三角形30三角形BF3SO321V形SnBr2PbCl24sp3四面體40四面體CH4CCl431三角錐NH3PCl322V形H2O3、理論要點：AD m 型分子的空間構(gòu)型總是采取A的價層電子對相互斥力最小的那種幾何構(gòu)型；分子構(gòu)型與價層電子對數(shù)有關(guān)

6、（包括成鍵電子對和孤電子對）；分子中若有重鍵（雙、叁鍵）均視為一個電子對；電子對的斥力順序：孤電子對孤電子對孤電子對鍵對鍵對鍵對由于三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子數(shù)多，所以其斥力大小次序為三鍵雙鍵單鍵。叁鍵與叁鍵叁數(shù)與雙鍵雙鍵與雙鍵雙鍵與單鍵單與單鍵。4、價層電子對斥力作用對鍵角影響的定性解釋由于鍵合電子對受到左右兩端帶正電原子核的吸引，而孤對電子對只受到一端原子核吸引，相比之下，孤對電子對較“胖”，占據(jù)較大的空間，而鍵合電子對較“瘦”，占據(jù)較小的空間。這樣就解釋了斥力大小的順序：孤電子對-孤電子對孤電子對-鍵電子對鍵電子對-鍵電子對。如：CH4、NH3、H2O中的鍵角HAH分別為109.5、10

7、7.3、104.5。類似地，重鍵較單鍵占據(jù)較大的空間，故有斥力大小的順序：t-tt-dd-dd-ss-s(t-叁鍵，d-雙鍵，s-單鍵)又如，SO2Cl2分子屬AX4L0=AY4，因S=O鍵是雙鍵，S-Cl鍵是單鍵，據(jù)順序有：OSO10928ClSClOSCl10928。此外，鍵的極性對鍵角也有影響。中心原子電負(fù)性較大，成鍵電子對將偏向中心原子，成鍵電子對之間斥力增大，鍵角增大，如：NH3、PH3、AsH3分子中的鍵角(HAH)依次為107、93.08、91.8;配位原子電負(fù)性較大，成鍵電子對將偏離中心原子，成鍵電子對之間斥力減小，鍵角減小，如：H2O、OF2分子中的鍵角(AOA)依次為104

8、.5、102。據(jù)此，可解釋下列鍵角變化：NO2+、NO2、NO2-鍵角(ONO)依次為180、134.3、115.4。二、價層電子對互斥理論1940年 Sidgwick 提出價層電子對互斥理論, 用以判斷分子的幾何構(gòu)型. 分子 ABn 中, A 為中心, B 為配體, B均與A有鍵聯(lián)關(guān)系. 本節(jié)討論的 ABn型分子中, A為主族元素的原子.1. 理論要點ABn型分子的幾何構(gòu)型取決于中心 A 的價層中電子對的排斥作用. 分子的構(gòu)型總是采取電子對排斥力平衡的形式.1) 中心價層電子對總數(shù)和對數(shù)a)中心原子價層電子總數(shù)等于中心 A 的價電子數(shù)(s + p)加上配體在成鍵過程中提供的電子數(shù), 如 CC

9、l44 + 14 = 8b)氧族元素的氧族做中心時: 價電子數(shù)為 6, 如 H2O, H2S;做配體時:提供電子數(shù)為 0, 如在 CO2中.c)處理離子體系時, 要加減離子價d)總數(shù)除以 2 ，得電子對數(shù): 總數(shù)為奇數(shù)時，對數(shù)進 1，例如：總數(shù)為 9，對數(shù)為 52) 電子對和電子對空間構(gòu)型的關(guān)系電子對相互排斥，在空間達到平衡取向.3) 分子的幾何構(gòu)型與電子對構(gòu)型的關(guān)系若配體數(shù)和電子對數(shù)相一致，各電子對均為成鍵電對，則分子構(gòu)型和電子對構(gòu)型一致。配體數(shù)不可能大于電子對數(shù). 當(dāng)配體數(shù)少于電子對數(shù)時，一部分電子對成為成鍵電對，另一部分電子成為孤對電子，確定出孤對電子的位置，分子構(gòu)型才能確定。電子對數(shù)

10、配體數(shù) 孤電對數(shù) 電對構(gòu)型 分子構(gòu)型考慮分子構(gòu)型時，只考慮原子 A，B 的位置，不考慮電子、對電子等。以上三種情況中，孤對電子只有一種位置考慮。孤對電子的位置若有兩種或兩種以上的位置可供考慮，則要選擇斥力易于平衡位置，而斥力大小和兩種因素有關(guān)：a)角度小，電對距離近，斥力大；b)角度相同時，孤對孤對的斥力最大。因為負(fù)電集中，孤對成鍵斥力次之，而成鍵電對成鍵電對之間斥力最小，因有配體原子核去分散電對的負(fù)電性。于是，要避免的是斥力大的情況在 90的方向上。90 的分布 :孤對孤對 0 0 1孤對成鍵 6 4 3成鍵成鍵 0 2 2乙種穩(wěn)定，稱 “T”字型例1.利用價層電子對互斥理論判斷下列分子和離

11、子的幾何構(gòu)型（總數(shù)、對數(shù)、電子對構(gòu)型和分子構(gòu)型):AlCl3H2S SO32-NH4+ NO2IF3解題思路:根據(jù)價層電子對互斥理論, 計算單電子個數(shù), 價層電子對數(shù), 孤對電子對數(shù), 進而判斷分子的構(gòu)型(注意:必須考慮離子的價態(tài)!)電子對構(gòu)型是十分重要的結(jié)構(gòu)因素，要注意！價層電子對數(shù)和配體數(shù)是否相等也是十分重要的。2. 影響鍵角的因素1) 孤對電子的影響孤對電子的負(fù)電集中，可以排斥其余成鍵電對，使鍵角變小，NH34對 電對構(gòu)型四面體，分子構(gòu)型三角錐。鍵角HNH 為107，這是由于孤對電子對 NH 成鍵電對的排斥，使10928變小, 成為107。2) 中心電負(fù)性的影響鍵角依次減小，如何解釋？3

12、) 配體電負(fù)性的影響中心相同，配體電負(fù)性大時，電對距離中心遠(yuǎn)，鍵角可以小些，故有：3. 多重鍵的處理某配體（非VIA族）與中心之間有雙鍵和三鍵時，價層電子對數(shù)減 1 或 2 。如乙烯 H2C=CH2以左碳為中心電子總數(shù) 4 x 2 8 ， 4對， 減 1，3 對,為三配體，呈平面三角形：不提供共用電子, 是因為O, S 等可通過鍵, 反饋鍵或大鍵, 將提供的電子又重新得回; 另外, 端基氧或硫, 形成的雙鍵, 要求減去一對價電子, 也得到同樣結(jié)果.非端基氧或硫, 要將O或S的價電子計入其中, 如在H2CO3中, C為中心, 價電子為 4(C) + 2X1(O) = 6, 價電對= 3, 電子對

13、構(gòu)型和分子構(gòu)型一致, 為三面體:【練習(xí)】1用價層電子對互斥理論預(yù)測H2S和BF3的立體結(jié)構(gòu)，兩個結(jié)論都正確的是()A直線形；三角錐形 BV形；三角錐形C直線形；平面三角形 DV形；平面三角形2下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()ACO2與SO2 BCH4與NH3 CBeCl2與BF3 DC2H4與C2H23(1)某?；瘜W(xué)課外活動小組的同學(xué)對AB3型分子或離子的空間構(gòu)型提出了兩種看法，你認(rèn)為是哪兩種？若兩個AB鍵均是極性鍵且極性相同，它們分子的極性是怎樣的？舉例說明。(2)參照上題，你認(rèn)為AB4型分子或離子的空間構(gòu)型有幾種？若每個AB鍵都是極性鍵且極性相同。它們分子的極性是怎樣的？舉例

14、說明。【自測】1.在下列分子中，電子總數(shù)最少的是()A.H2S BO2 CCO DNO2.在以下的分子或離子中，空間結(jié)構(gòu)的幾何形狀不是三角錐形的是()A.NF3 BCH CCO2 DH3O3.有關(guān)甲醛分子的說法正確的是()A.C原子采用sp雜化 B.甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)C.甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu) D.在甲醛分子中沒有鍵4.用價層電子對互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測許多分子或離子的空間構(gòu)型，有時也能用來推測鍵角大小，下列判斷正確的是( )A.SO2、CS2、HI都是直線形的分子 B.BF3鍵角為120，SnBr2鍵角大于120C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子 D.PCl3、

15、NH3、PCl5都是三角錐形的分子5.苯分子(C6H6)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)苯分子的說法錯誤的是()A.苯分子中的中心原子C的雜化方法為sp2 B.苯分子內(nèi)的共價鍵鍵角為120C.苯分子中的共價鍵的鍵長均相等 D.苯分子的化學(xué)鍵是單、雙鍵相交替的結(jié)構(gòu)6.下列分子的中鍵角最大的是()A.CO2 BNH3 C.H2O DCH2CH27.對SO3的說法正確的是()A.結(jié)構(gòu)與NH3相似 B結(jié)構(gòu)與SO2相似 C.結(jié)構(gòu)與BF3相似 D結(jié)構(gòu)與P4相似8.在SO2分子中，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，S原子采用sp2雜化，那么SO2的鍵角()A.等于120 B大于120 C.小于120 D等于1809.三氯化

16、氮(NCl3)是一種淡黃色的油狀液體，測得其分子具有三角錐形結(jié)構(gòu)。則下面對于NCl3的描述不正確的是()A.它是一種極性分子 B.它的揮發(fā)性比PBr3要大C.它還可以再以配位鍵與Cl結(jié)合 D.已知NBr3對光敏感，所以NCl3對光也敏感10.試用雜化軌道理論說明下列分子或離子的立體構(gòu)型。(1)SiF4(正四面體形)(2)BCl3(平面三角形)(3)NF3(三角錐形，鍵角為102)【課后作業(yè)】1下列分子中，中心原子采用sp2雜化的是()ASO2 BH2O CNH3 DCHBrClF2下列推斷正確的是()ABF3是三角錐形分子 BNH的電子式：，離子呈平面形結(jié)構(gòu)CCH4分子中的4個CH鍵都是氫原子

17、的1s軌道與碳原子的p軌道形成的sp 鍵DCH4分子中的碳原子以4個四面體形軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個CH 鍵3下列分子中，鍵角最大的是()AH2S BH2O CCCl4 DNH34中心原子采取平面三角形的是()ANH3 BBCl3 CPCl3 DH2O5下列各組離子中因有配合離子生成而不能大量共存的是()AK、Na、Cl、NO BMg2、Ca2、SO、OHCFe2、Fe3、H、NO DBa2、Fe3、Cl、SCN6下列離子中的中心原子采取不等性雜化的是()AH3O BNH CPCl DBI7下列各種說法中正確的是()A極性鍵只能形成極性分子 BCO2中碳原子是sp2雜化C形

18、成配位鍵的條件是一方有空軌道，另一方有孤對電子D共價鍵形成的條件是成鍵原子必須有未成對電子8下列關(guān)于原子軌道的說法正確的是()A凡中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其幾何構(gòu)型都是正四面體BCH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的Csp3雜化軌道是由同一原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相等的新軌道D凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采取sp3雜化軌道成鍵9乙炔分子中的碳原子采取的雜化軌道是()Asp雜化 Bsp2雜化 C.sp3雜化 D無法確定10H2S分子中共價鍵鍵角接近90，說明分子的空間立體結(jié)構(gòu)為_；CO2分子中的共價

19、鍵鍵角為180，說明分子的空間立體結(jié)構(gòu)為_；NH3分子中共價鍵鍵角為107，說明分子的空間立體結(jié)構(gòu)為_。11在形成氨氣分子時，氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化生成4個_，生成的4個雜化軌道中，只有_個含有未成對電子，所以只能與_個氫原子形成共價鍵，又因為4個sp3雜化軌道有一個有_，所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同。選修三第二章第二節(jié)分子的立體構(gòu)型【練習(xí)】1 D 2 B 3 (1)平面正三角形，如BF3、SO3、NO、CO等，這類分子或離子是非極性的。三角錐形，如NH3、NCl3、PCl3、PH3、SO、ClO等，這類分子或離子是極性的。(2)正四面體構(gòu)型，如CCl4、CH4、SiH4、SiF4

20、、SiCl4、NH、SO、ClO等，這類分子或離子是非極性的。平面四邊形構(gòu)型，如PtCl4，也是非極性的?！咀詼y】1.C 2. C 3. C 4.C 5. D 6. A 7. C 8. C 9. C【課后作業(yè)】1D 2D 3C 4B 5D 6A 7C8C 9A 10V形直線形三角錐形 11sp3雜化軌道33孤對電子三、雜化軌道理論1.雜化軌道理論認(rèn)為：在形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化、軌道重疊等過程。但應(yīng)注意，原子軌道的雜化，只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，而孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的。同時只有能量相近的原子軌道(如2s,2p等)才能發(fā)生雜化，而1s軌道與2p軌道由于能量相差較大，它是不能發(fā)

21、生雜化的。雜化：成鍵過程是由若干個能量相近的軌道經(jīng)疊加、混合、重新調(diào)整電子云空間伸展方向，分配能量形成新的雜化軌道過程。2、理論要點：成鍵原子中幾個能量相近的軌道雜化成新的雜化軌道；參加雜化的原子軌道數(shù) = 雜化后的雜化軌道數(shù)?？偰芰坎蛔?；雜化時軌道上的成對電子被激發(fā)到空軌道上成為單電子，需要的能量可以由成鍵時釋放的能量補償。3、雜化軌道的種類（1）按參加雜化的軌道分類sp 型：sp 雜化、sp雜化和sp雜化spd型：spd雜化、 spd雜化（2）按雜化軌道能量是否一致分類等性雜化， 如C 的sp雜化：4 個sp雜化軌道能量一致。 形成3個能量相等的sp雜化軌道，屬于等性雜化。判斷是否是等性雜

22、化，要看各條雜化軌道的能量是否相等，不看未參加雜化的軌道的能量。 4、各種雜化軌道在空間的幾何分布 雜化類型 sp3 sp2 sp sp3d或dsp3 sp3d2或d2sp3 立體構(gòu)型 正四面體 正三角形 直線形 三角雙錐體 正八面體雜化軌道成鍵時，要滿足化學(xué)鍵間最小排斥原理，鍵與鍵間排斥力大小決定于鍵的方向，即決定于雜化軌道間的夾角。由于鍵角越大化學(xué)鍵之間的排斥力越小，對sp雜化來說，當(dāng)鍵角為180時，其排斥力最小，所以sp雜化軌道成鍵時分子呈直線形；對sp2雜化來說，當(dāng)鍵角為120時，其排斥力最小，所以sp2雜化軌道成鍵時，分子呈平面三角形。由于雜化軌道類型不同，雜化軌道夾角也不相同，其成

23、鍵時鍵角也就不相同，故雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)型有關(guān)。5、用雜化軌道理論解釋構(gòu)型（1）sp 雜化BeCl2分子，直線形，用雜化軌道理論分析其成鍵情況，說明直線形的原因。 Be：1s22s22p0 sp 雜化:2 條sp雜化軌道是直線形分布，分別與 2 個 Cl 的3p軌道成鍵，故分子為直線形。sp雜化，sp-1s，sp-sp均為鍵。C中未雜化的p與另一C中未雜化的p沿紙面方向形成鍵；而p 與p沿與紙面垂直的方向形成鍵。二氧化碳，直線形，C發(fā)生sp雜化，C 與 O 之間 sp-2px 兩個鍵，所以，OCO 成直線形。 C中未雜化的py與兩側(cè) O 的兩個py沿紙面方向成大鍵，C 中未雜化的pz與兩側(cè) O 的pz沿垂直于紙面的方向成鍵，故 CO2 中，C、O之間有離域鍵（兩個大鍵）。 （2）sp2雜化BCl3 平面三角形構(gòu)型，B的 3個sp2雜化軌道呈三角形分布，分別與 3個Cl 的 3p成鍵，分子構(gòu)型為三角形。屬于sp2雜化。乙烯 C發(fā)生sp2雜化，sp2雜化軌道與sp2雜化軌道形成1個CC 鍵，sp2雜化軌道與H的1s軌道形成4個CH 鍵；未雜化的p軌道之間形成鍵，故分子中有碳碳雙鍵存在。 （3）sp3雜化 甲烷 C發(fā)生sp3雜化，4個軌道呈正四面體分布，4個sp3雜化軌道分別與4個H的1s軌道形成鍵，因沒有未