VSEPR理论离域π键超全化学竞赛实用教案

1、价层电子对互斥理论：VSEPR法 （valence-shell election pair repulsion theroy） 价层电子对互斥理论能很好的预言(yyn)分子的几何形状，应用起来简单方便，在此介绍给大家 。(1) 价层电子对互斥理论的基本要点：对于AXm型分子： 分子几何构型主要取决于中心原子A的价层电子对相互排斥作用，分子几何构型总是采取使中心原子A的价层电子对互斥力最小的那种结构。 例：BeH2，Be的价层电子只有2对成键电子，互相远离最稳定。处于Be的两侧 BeH2为直线型。 第1页/共40页第一页，共41页。 对于AXm共价分子：其几何构型取决于中心原子A的价层电子对的数

2、目和类型（成键电子对）， 根据电子对之间相互排斥(pich)最小的原则，分子的几何构型应采取价层电子对排斥(pich)力最小的那种构型。价层电子对的斥力大小：价层电子对的斥力大小： 电子对之间夹角越小，斥力越大。电子对之间夹角越小，斥力越大。 （孤对电子（孤对电子孤对电子）斥力（孤对电子孤对电子）斥力（孤对电子成键电子）斥力（成键电子成键电子）斥力（成键电子成键电子）斥力。成键电子）斥力。 三键斥力双键三键斥力双键(shun jin)斥力单键斥力。斥力单键斥力。第2页/共40页第二页，共41页。 实例(shl)A电子电子(dinz)对数对数成键对数成键对数(du sh)孤对电子数孤对电子数价电

3、子对几价电子对几何构型何构型分子几何分子几何构型构型 2 2 0 直线型直线型 ,BeH2，HgCl2 3 3 0 平面三角形平面三角形 , BF3 BCl32 1 V型型 , SnBr2 PbCl2 4 4 0 四面体四面体 , CH4 CCl4 3 1 三角锥三角锥 NH3 第3页/共40页第三页，共41页。4 2 2v实例(shl)A电子电子(dinz)对数对数成键对数成键对数(du sh)孤电子对数孤电子对数价电子对几何价电子对几何构型构型分子几何构分子几何构型型V型 H2O 5 5 0 A:三角双锥三角双锥 PCl5 3 2 Cl FFF:ClF3 4 1三角双锥三角双锥变形四面体变

4、形四面体第4页/共40页第四页，共41页。v实例(shl)A电子电子(dinz)对对数数成键对数成键对数(du sh)成键对数成键对数价电子对几价电子对几何构型何构型分子几何构分子几何构型型6 6 0 八面体八面体 八面体八面体 SF6 5 1 八面体八面体 四方锥四方锥 4 2 八面体八面体 平面正方形平面正方形 ICl4- XeF4:A第5页/共40页第五页，共41页。第6页/共40页第六页，共41页。第7页/共40页第七页，共41页。第8页/共40页第八页，共41页。几个(j )实例第9页/共40页第九页，共41页。ClF3 ：T型型ClFFF900角孤电子对之间的排斥角孤电子对之间的排

5、斥(pich)：无：无900角孤电子对与成键电子对之间的排斥角孤电子对与成键电子对之间的排斥(pich)：4个个900角成键电子对之间的排斥角成键电子对之间的排斥(pich)：2个个ClFFF900角孤电子对之间的排斥角孤电子对之间的排斥(pich)：1个个900角孤电子对与成键电子对之间的排斥角孤电子对与成键电子对之间的排斥(pich)：3个个900角成键电子对之间的排斥角成键电子对之间的排斥(pich)：2个个第10页/共40页第十页，共41页。ClFFF900角孤电子对之间的排斥角孤电子对之间的排斥(pich)：0900角孤电子对与成键电子对之间的排斥角孤电子对与成键电子对之间的排斥(p

6、ich)：6个个900角成键电子对之间的排斥角成键电子对之间的排斥(pich)：0综上所述：综上所述： ClF3最稳定最稳定(wndng)的空间构的空间构型为：型为：T型型第11页/共40页第十一页，共41页。b.判断分子结构的规则确定中心原子价电子层中电子对的数目： 1.H，X提供的价电子数目等于原子的最外层电子数，氧族元素作配体不提供电子。 2.氧族元素作中心原子提供6e，卤族元素提供7e。 3.如果是离子，要加上或减去相应(xingyng)的电子。 4.在AXm中，A与X形成 = 双键、三键，则把它们当成一个电子对。 5.加合电子 / 2=电子对数目。例： PO43-： P中心原子价层电

7、子数=（5+3）=8/2=4对。 NH4+ : 中心 N=（5+4-1）/ 2=4根据中心原子的价层电子对数目找出合理的空间构型。第12页/共40页第十二页，共41页。C.判断下列共价分子(fnz)的几何构型： BeCl2 ，BCl3 ，SO3 ，SO42- ，NH3 ，H2O ，NO2 ，PCl5 ，ClF3 ，SF6 ，XeF4 ，IF5解：分解：分 子子 价层电子对价层电子对 孤对电子孤对电子( du din z) 成键电子成键电子 价电子对构型价电子对构型 分子构型分子构型 BeCl2 (2+2)/2=2 0 2 直线(zhxin) 直线(zhxin) BCl3 (1+3)/2=3 0

8、 3 平面三角形平面三角形 面三角形面三角形 SO2 (6+0)/2=3 1 2 平面三角形平面三角形 V型型 SO42- (6+0+2)/2=4 0 4 四面体四面体 四面体四面体 第13页/共40页第十三页，共41页。 NO2 （5+0）/2=2.5（3） 1 2 平面(pngmin)三角形 V型 PCl5 （5+5）/2=5 0 5 三角双锥 三角双锥 SF6 （6+6）/2=6 0 6 正八面体 正八面体 XeF4 （8+4）/2=6 0 6 正八面体 平面(pngmin)正方形 IF5 （7+5）/2=6 1 5 正八面体 四方锥SO2Cl2 （6+2）/2=4 0 4 四面体 四面

9、体 ClF3 （7+3）/2=5 2 3 三角双锥 T型 由此可见，价层电子对互斥理论在解释分子空间构型上与杂化轨道理论结果大致相同，且应用方便，但有缺陷：不能说明键的形成(xngchng)和键的相对稳定性，这要用价键理论和分子轨道理论来解释。第14页/共40页第十四页，共41页。五、多中心五、多中心(zhngxn)多电子共价键多电子共价键 (大大键、离域键、离域键、共轭键、共轭键键)形成条件形成条件P136重要重要(zhngyo)例子例子 1、苯：、苯：C6H6 2、CO32- 3、CO2 4、SO3第15页/共40页第十五页，共41页。六、分子轨道理论六、分子轨道理论(lln)介绍介绍 M

10、olecular Orbit Theroy （1）要点 （2）分子轨道类型 （3）组合原则 （4）典型例子(l zi)介绍 （5）分子轨道理论的应用第16页/共40页第十六页，共41页。分子轨道理论(molecular orbit theroy)： VB，杂化，VSEPR，直观的说明了共价键的本质，分子的空间构型，但也有局限性： 例如:价键理论认为形成共价键的电子，只局限在两个相邻的原子间运动，缺乏对分子整体的全面考虑。因此它对有些多原子分子的结构(jigu)不能说明，同时对H2+中的单电子键、O2中的三电子键及顺磁性无法解释。 分子轨道MO法着重于从分子整体来考虑，它可以解释分子中存在的电子

11、对键，单电子键，三电子键的形成，对多原子分子的结构(jigu)也能比较好的说明。MO法近来发展较快，在共价键理论中占有非常重要的地位。第17页/共40页第十七页，共41页。（1）分子轨道理论的基本要点（简要介绍）a.在分子中，电子不从属于某个原子，而是在整个分子中运动，每个电子的运动也可用来表述，称之为分子轨道。 b. 分子轨道由原子轨道线性组合而成，数目等于参与组合的原子轨道数目，其中(qzhng)一半能量低的称为成键轨道，另一半能量高的轨道称为反键轨道。c.分子轨道可根据对称性不同分为和型.d.电子需要进入分子轨道中，遵循电子填充三原则.第18页/共40页第十八页，共41页。（2）分子轨道

12、）分子轨道(gudo)线性组合类线性组合类型：型： 型分子(fnz)轨道：S-S重叠 第19页/共40页第十九页，共41页。第20页/共40页第二十页，共41页。+-+-+-能量(nngling) spxsp *sp型分子(fnz)轨道： S-P重叠 第21页/共40页第二十一页，共41页。型分子(fnz)轨道： P-P重叠 第22页/共40页第二十二页，共41页。轨道(gudo) P-P重叠 第23页/共40页第二十三页，共41页。轨道(gudo) p-d重叠+-+-+-+_Py dxy +_轨道轨道(gudo)成成键键轨道轨道(gudo)反反键键-第24页/共40页第二十四页，共41页。轨

13、道(gudo)： d-d 重叠 : -+ dxy +-+-+-+-+-+-+ dxy 反键轨道反键轨道(gudo)成键轨道成键轨道-第25页/共40页第二十五页，共41页。（3）原子轨道线性组合原则 分子轨道由原子轨道线性组合而成，但不是任意组合，必须符合以下三原则的方可组成分子轨道。 A.能量近似原则: 如果两个原子轨道能量相差(xin ch)极大则不能有效的组成分子轨道，只有能量相近的原子轨道才能有效的组成分子轨道。1S(H)=-1318 KJmol-1，3P(Cl)=-1259 KJmol-12P(O)=-1322 KJmol-1，3S(Na)=-502 KJmol-1 H 1S可与可与

14、3P(Cl),2P(O)组合成分子组合成分子(fnz)轨道。轨道。而而3S Na 与与3P(Cl)则不能形成分子则不能形成分子(fnz)轨道，只能发生电子轨道，只能发生电子转转 移，生成离子键。移，生成离子键。第26页/共40页第二十六页，共41页。B.最大重叠：形成分子轨道时，原子轨道尽可能的最 大重叠，这样能量降低显著,成键效应 大，分子稳定。C.对称性匹配：原子轨道符号(fho)相同，则对称性匹配， 可以重叠生成分子轨道。部分匹配部分匹配 ， 部分不匹部分不匹配，成键效应为零。配，成键效应为零。（稳定与不稳定相互（稳定与不稳定相互(xingh)抵消）抵消）+-+-+-匹配匹配(ppi)不

15、匹配不匹配第27页/共40页第二十七页，共41页。（4）同核双原子(yunz)分子轨道能级图（O2 F2）第28页/共40页第二十八页，共41页。第二周期(zhuq)同核双原子分子:B2 （B,C,N)第29页/共40页第二十九页，共41页。同核双原子(yunz)N2分子第30页/共40页第三十页，共41页。写成横式：写成横式：A.对O2 F2(1S)(1S*)(2S)(2S*)(2PX)(2Py)(2Pz)(2Py*)(2Pz*)(2PX*)B.对Li，Be，B，C，N(1S)(1S*)(2S)(2S*)(2Py)(2Pz)(2Py*)(2Pz*)(2PX*)(2PX)第31页/共40页第三

16、十一页，共41页。(5).应用(yngyng)举例：N2：分子结构(fn z ji u)14e： 2222222*222)()()()()(pxpzpyssKK2222222*2222*1212)()()()()()()(pxpzpyssssNB.O = ( 10 - 4 ) /2= 3反键电子数）成键电子数 (21B.O键级 一个(y )键，2个键， 三键。第32页/共40页第三十二页，共41页。O2结构(jigu) 1*21*22222222*2222)()()()()()()(OpzpypzpypxssKK有单电子有单电子(dinz)具有顺磁性具有顺磁性B.O = ( 8 - 4 ) =

17、 232:O O:一个一个(y )键键 , 2个三电子个三电子键键,相当于双相当于双键。键。 第33页/共40页第三十三页，共41页。 (6).异核双原子分子(fnz)轨道能级 :(CO,NO,)(1S)(1S*)(2S)(2S*)(2Py)(2Pz)(2Py*)(2Pz*)(2PX*)(2PX)于于C,N,B分子分子(fnz)轨道能级相同。轨道能级相同。对于对于(duy)CO:14e(1S)2(1S*)2(2S)2(2S*)2(2Py)2(2Pz)2(2Py*)(2Pz*)(2PX*)(2PX)2CO分子中分子中2个个键，键， 1个个键。键。第34页/共40页第三十四页，共41页。HF的分子

18、(fnz)轨道图形H:1sF:2pF:2s1231HF 的分子轨道由的分子轨道由H的的1s和和F的的2s,2pz组成组成(z chn)： 3个个轨道。轨道。 其中其中1为成键轨道，为成键轨道， 3反键轨道，反键轨道， 2为非键轨道，为非键轨道， 1轨道实际上是由轨道实际上是由F的另的另外外2个个2p轨道形成，也是非键轨道形成，也是非键轨道。轨道。第35页/共40页第三十五页，共41页。5 键参数(cnsh) 表征化学键性质的物理量叫键参数(cnsh)： 键级、键能、键长、键角、键的极性(1).键级键级=（成键电子（成键电子(dinz)数数-反键电子反键电子(dinz)数）数）/2 键级的大小说

19、明两个原子之间化学键的强度，键级越键级的大小说明两个原子之间化学键的强度，键级越大，键越牢固，分子越稳定。大，键越牢固，分子越稳定。从另一角度解释键级：两原子之间成键的数目，从另一角度解释键级：两原子之间成键的数目，如如N：N2三键三键 键级键级=3。 而在而在O2双键，双键，键级键级=2。 HF 单键：键级单键：键级=1）第36页/共40页第三十六页，共41页。D(H-Cl)=431kJmol-1 D(Cl-Cl)=244kJ mol-1 （2）键能：）键能： 在绝对零度下，将基态的双原子分子在绝对零度下，将基态的双原子分子(fnz)AB拆成基态拆成基态A和和B所需的能量叫所需的能量叫AB键离解能。键离解能。DA-B 表表示，即键能。示，即键能。 对多原子分子，如对多原子分子，如NH3: N-H键能键能=（D1+D2+D3）/3=386KJ/mol 即等于即等于(dngy)三个三个NH键的平均离解能。键的平均离解能。键能键能大，化学键大，化学键稳定，分子稳定，分子稳定。稳定。 键能通过电化学或光谱学实验测定键能通过电化学或光谱学实验测定. 键级、键能表征键的强弱，分子的稳定性。键级、键能表征键的强弱，分子的稳定性。第37页/共40页第三十七页，共41页。（3）键长： 分子中两个原子核