化学选修三分子的立体构型

1、选修三第二章第2节分子的立体构型第2节分子的立体构型一、常见分子的空间构型1.双原子分子都是直线形，如：HCl、NO、02、N2等。2.三原子分子有直线形，如CO2、CS2等；还有“V”形，如H20、H2S、S02等。3.四原子分子有平面三角形，如BF3、BC13、CH20等；有三角锥形，如NH3、PH3等；也有正四面体，如P4。4.五原子分子有正四面体，如CH4、CC14等，也有不规则四面体，如CH3C1、CH2c12、CHC13。另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。二、价层电子对互斥理论(Va1anceShe11E1ectronPairRepu1sionTheory)简称VSEPR适用AD

2、m型分子1、理论模型分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。2、用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型的一般步骤：(1)确定中心原子A价层电子对数目法1.经验总结中心原子的价层电子对数=工(中心离子价电子数+配对原子提供电子总数)2对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，计算方法如下：中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数Xmn=2注意：氧族元素的氧做中心时：价电子数为6,如H2O,H2S;做配体时：提供电子数为0,如在CO21如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如P

3、O3中P原子价层电子数5+(0X4)+3=8;NH4中N原子的价层电子数5+(1X4)-1=8。结果为单电子时视作有一个电子对。例：IF5价层电子对数为17+(5X1)=6对正八面体(初步判断)NH4价层电子对数为15+(4X1)-1=4对正四面体2PO：价层电子对数为15+(0X4)+3=4对正四面体1NO2价层电子对数为-5+0=2.53对平面二角形2法2.确定中心原子A价层电子对数目-普遍规则中心原子A价层电子对数目=成键电子对数+孤对电子数？(VP?=?BP?+?LP?)VP是价层电子对，BP是成键电子对(BOND),LP是孤对电子对(LONEPAIR)VP?=?BP?+?LP?=与中

4、心原子成键的原子数+中心原子的孤对电子对数LP=配位原子数+LPLp=2(中心原子价电子数一配位原子未成对电子数之和)_1四方锥IF5Lp=-7-(5X1)=1构型由八面体2NH4Lp=1(51)(4X1)=0正四面体一31PO4Lp=-(5+3)(4X2)=0正四面体(2)确定价层电子对的空间构型价层电子对数目23456价层电子对构型直线形三角形四向体三角双锥八面体*人烝»送为(3)分子空间构型确定价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致

5、。电子对数目中心原子杂化类型电子对的空间构型成键电子对数孤电子对数电子对的列方式排分子的空间构型实例2sp直线20直线BeCl2CO23sp2一角形30A三角形BF3SO321V一形SnBr2PbCl4sp3四面体40烝:*四面体CH4CCl431您三角锥NH3PCl3224V一形H2OcY1/、/、SO4Lp=-(6+2)(4X2)=0NO2Lp=-5-(2X2)=-122_21/、/、SO3Lp=-(6+2)(3X2)=1正四面体构型由三角形构型由四面体V形三角锥例工XeF3XeF4XcOF4禺X1)/2=55-K«-lX2-4X1)/2=642X2-2X1)/2=5法3:由Le

6、wis结构式或结构式直接写出，双键、三键都是ClClp.ClIClVP:5ClPCl'ClClCl4ClClClCl1对电子ClCl音pKlClCl63、理论要点：ADm型分子的空间构型总是采取A的价层电子对相互斥力最小的那种几何构型;分子构型与价层电子对数有关(包括成键电子对和孤电子对)；分子中若有重键(双、叁键)均视为一个电子对；电子对的斥力顺序：孤电子对-孤电子对孤电子对-键对键对-键对双键单键。由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键叁键与叁键叁数与双键双键与双键双键与单键单与单键。4、价层电子对斥力作用对键角影响的定性解释由于键合电子对受到左右两端带正电原

7、子核的吸引，而孤对电子对只受到一端原子核吸引，相比之下，孤对电子对较胖”，占据较大的空间，而键合电子对较瘦”，占据较小的空间。这样就解释了斥力大小的顺序：孤电子对-孤电子对孤电子对-键电子对键电子对-键电子对。如：CH4、NH3、H2O中的键角/HAH分别为109.5°、107.3°、104.5o类似地，重键较单键占据较大的空间，故有斥力大小的顺序：t-tt-dd-dd-ss-s（t-叁键，d-双键，s-单键）又如，SO2c12分子属AX4Lo=AY4,因S=O键是双键，S-Cl键是单键，据顺序有：/OSO10928"”/C1SC1/OSCl109°28

8、""o此外，键的极性对键角也有影响。中心原子电负性较大，成键电子对将偏向中心原子，成键电子对之间斥力增大，键角增大，如：NH3、PH3、AsH3分子中的键角（ZHAH）依次为107°、93.08:91.8;配位原子电负性较大，成键电子对将偏离中心原子，成键电子对之间斥力减小，键角减小，如：H2O、OF2分子中的键角（AOA）依次为104.5°、102°。据此，可解释下列键角变化：NO2+、NO2、NO2-键角（/ONO）依次为180°、134.3°、115.4o二、价层电子对互斥理论1940年Sidgwick提出价层电子对互

9、斥理论，用以判断分子的几何构型.分子ABn中，A为中心，B为配体，B均与A有键联关系.本节讨论的ABn?型分子中，A为主族元素的原子.1.理论要点ABn?型分子的几何构型取决于中心A的价层中电子对的排斥作用.分子的构型总是采取电子对排斥力平衡的形式.1）中心价层电子对总数和对数a）中心原子价层电子？总数等于中心A的价电子数（s+p）加上配体在成键过程中提供的电子数，如考虑分子构型时，只考虑原子A,B的位置，不考虑电子、对电子等。以上三种情况中，孤对电子只有一种位置考虑。孤对电子的位置若有两种或两种以上的位置可供考虑，则要选择斥力易于平衡位置，而斥力大小和两种因素有关：a）角度小，电对距离近，斥

10、力大；b）角度相同时，孤对孤对的斥力最大。因为CCl4?4+1必=8b）氧族元素的氧族做中心时：价电子数为6,如H2O,H2S;做配体时：提供电子数为0,如在CO2中.c）处理离子体系时，要加减离子价pop-。+0x4+3=a,NHJ31X4-1=Kd）总数除以2,得电子对数：总数为奇数时，对数进1,例如：总数为9,时数为52）电子对和电子对空间构型的关系电子有相互排斥，在空间达到平衡取向.电孑对数2对电孑3对电子4对电子空间困般构型直线型负电集中，孤对一成键斥力次之，而成键电对一成键电对之间斥力最小，因有配体原子核去分散电对的负电性。于是，要避免的是斥力大的情况在90°的方向上。5

11、对电子,4个配体/对温对电子,有2和位置潮.甲丁'r.乙、行应取甲种.现的分杭V。髀四面孤对一邨对口丁”"孤对一成瞟2sJ成碑一成键43§对电孑1TK0，21网对电子.W：A90。的分布孤对孤对001孤对成键643成键成键022乙种稳定，称“T'字5对电子册电子正八面体3）分子的几何构型与电子对构型的关系若配体数和电子对效相一致，各电子对均为成键电对，则分子构型和电子对构型一致。配体数不可能大于电子对数.当配体数少于电子对数时，一部分电子对成为成键电对，另一部分电子成为孤对电子，确定出孤对电子的位置，分子构型才翁确定。分子构型电子对数配体数孤电对数电对构型V

12、®四角错正方形6对嚏子对谢那对电子谢电子对ZWa对电子例1.?利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何构型（总数、对数、电子对构型和分子构型）:AlCl3?H2sSO32-?NH4+NO2?IF3解题思路：根据价层电子对互斥理论，计算单电子个数，价层电子对数，孤对电子对数，进而判断分子的构型（注意：必须考虑离子的价态!）鼾：A1C3H2sSO/HH*+NO；IF；卜子总数6SgS510卜子对数344435电孑对梅型!II；i/三角理正四面体正四面修正四面体三痛用二角双旌2.影响键角的因素1）孤对电子的影响瓜对电子的负电集中，可以排斥其余成键电对，使键角电子对构型是十分重要的结构

13、因素，要注意！价层电子对数和配体数是否相等也是十分重要的。3.多重键的处理某配体（非VIA族）与中心之间有双键和三键时，价层电子对数减1或2。如乙烯H2C=CH2?以左碳为中心电子总数4+x+2=8,4对，减1,3又t变小，NH3?4对电对构型四面体，分子构型三角锥。角HNH为107°,这是由于孤对电子对N-H成键电时的排斥，使109°28'变小，成为107°。为三配体，呈平面三角形:甲醛：:4+1m=63对2）中心电负性的影响平面三角理由于双睫的电孑云室度大，斥力大，故MCH角小于1加*1H8角大于120”为什么VIA元素有如此特殊性?=。（C,海泓褥时

14、,不提供Ifr电子不提供共用电子，是因为O,S等可通过71键，反馈兀键或大打键，将提供的电键角依次减小，如何解释?子又重新得回；另外，端基氧或硫，形成的双键，要求减去一对价化合物腱角厂分为HNHICTPH3HPH的AeH3HAsH92汨用HSbH91配体一壁,中心电/性大，便电对偏向中心，相互词斥力使键角弓故MHj中HMH大些，而SbH冲键，HSbH小些.电子，也得到同样结果.非端基氧或硫，要将O或S的价电子计入其中，如在H2CO3中，C为中心，价电子为4（C）+2X1（O）=6,价电对=3,电子对构型和分子构型一致，为三面3)配体电负性的影响中心相同，配体电负性大fA|、时，电对距离中心远，

15、键角可以小些，故有：L:&Jpcyim'片即堀血5)upi#w)体：【练习】1 .用价层电子对互斥理论预测H2s和BF3的立体结构，两个结论都正确的是（）A.直线形；三角锥形B.V形；三角锥形C.直线形；平面三角形D.V形；平面三角形2 .下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（）A.CO2与SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H23 .（1）某校化学课外活动小组的同学对AB3型分子或离子的空间构型提出了两种看法，你认为是哪两种？若两个A-B键均是极性键且极性相同，它们分子的极性是怎样的？举例说明。4 2）参照上题，你认为AB4型分子或离子的空间

16、构型有几种？若每个A-B键都是极性键且极性相同。它们分子的极性是怎样的？举例说明。【自测】1 .在下列分子中，电子总数最少的是（）A.H2SB.O2C.COD.NO2 .在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（）_+A.NF3B.CH3C.CO2D.H3O3 .有关甲醛分子的说法正确的是（）A.C原子采用sp杂化B.甲醛分子为三角锥形结构C.甲醛分子为平面三角形结构D.在甲醛分子中没有兀键4 .用价层电子对互斥理论（VSEPR）可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是（）A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子B.BF3键角为120

17、6;,SnBr2键角大于120°C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子5 .苯分子（C6H6）为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是（）A.苯分子中的中心原子C的杂化方法为sp2B.苯分子内的共彳键键角为120°C.苯分子中的共价键的键长均相等D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构6 .下列分子的中键角最大的是（）A.CO2B.NH3C.H2OD.CH2=CH27 .对SO3的说法正确的是（）A.结构与NH3相似B.结构与SO2相似C.结构与BF3相似D.结构与P4相似8 .在SO2分子中，分子的空间结

18、构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角（）A.等于120°B,大于120°C.小于120°D,等于180°9 .三氯化氮（NCl3）是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于NCl3的描述不正确的是（）A.它是一种极性分子B.它的挥发性比PBr3要大C.它还可以再以配位键与C结合D.已知NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感10 .试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型。（1）SiF4（正四面体形）（2）BCl3（平面三角形）（3）NF3（三角锥形，键角为102°）【课后作业】1.下列分子中，中心原子采用s

19、p2杂化的是（）A.SO2B.H2OC.NH3D.CHBrClF2,下列推断正确的是（）_+卜4可A.BF3是三角锥形分子B.NH4的电子式：H,离子呈平面形结构C. CH4分子中的4个CH键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的sp艇D. CH4分子中的碳原子以4个四面体形轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个CH族3 .下列分子中，键角最大的是（）A.H2sB.H2OC.CCl4D.NH34 .中心原子采取平面三角形的是（）A.NH3B.BCl3C.PCl3D.H2O5 .下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是（）A,K+、Na+、Cl、NO3C.Fe2+、Fe3+、H

20、+>NO36 .下列离子中的中心原子采取不等性杂化的是+A.H3OB.NH47 .下列各种说法中正确的是()A.极性键只能形成极性分子B. Mg2+、Ca2+、SO2、OHD,Ba2+、Fe3Cl、SCN()C. PCl6D.BI4B.CO2中碳原子是sp2杂化C.形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子D.共价键形成的条件是成键原子必须有未成对电子8 .下列关于原子轨道的说法正确的是()A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体C,sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子9.乙快分子中的碳原子采取的杂化轨道是s轨道和p轨

21、道混合起来形成的一组能量相等的新轨道A均采取sp3杂化轨道成键A.sp杂化B.sp2杂化()C.sp3杂化D.无法确定8. CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的10 .H2s分子中共价键键角接近90°,说明分子的空间立体结构为;CO2分子中的共价键键角为180。，说明分子的空间立体结构为;NH3分子中共价键键角为107。，说明分子的空间立体结构为。11 .在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4个,生成的4个杂化轨道中，只有个含有未成对电子，所以只能与个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有一个有,所以氨气分子中

22、的键角与甲烷不同。选修三第二章第二节分子的立体构型【练习】1.D2.B3. (1)平面正三角形，如BF3、SO3、NO3、CO2等，这类分子或离子是非极性的。三角锥形，如NH3、NCl3、PCl3、PH3、SO2>ClO3等，这类分子或离子是极性的。(2)正四面体构型，如CCl4、CH4、SiH4、SiF4、SiCl4、NH4、SO4、ClO4等，这类分子或离子是非极性的。平面四边形构型，如PtCl4,也是非极性的。【自测】1 .C2.C3.C4.C5.D6.A7.C8.C9.C【课后作业】1.D2,D3.C4.B5.D6.A7.C8.C9.A10,V形直线形三角锥形11. sp3杂化轨

23、道33孤对电子三、杂化轨道理论1 .杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道(如2s,2P等)才能发生杂化，而1s轨道与2P轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程。2、理论要点：成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道；参加杂化的原子轨道数=杂化后的杂化轨道数。总能量不变；杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以

24、由成键时释放的能量补偿。3、杂化轨道的种类(1)按参加杂化的轨道分类5 p型：sp杂化、sp2杂化和sp3杂化6 pd型：sp3d杂化、sp3d2杂化(2)按杂化轨道能量是否一致分类等性杂化，如C的sp3杂化：4个sp3杂化轨道能量一致。不等牲杂化J如。的SI?杂化:领杂化谢发杂化又如c的吧，杂化：能量不相等.。照?杂业形成3个能量相等的sp2杂化轨道，属于等性杂化。判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。4、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp3sp2spsp3d或dsp3sp3d2或d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面体杂化轨

25、道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180。时，其排斥力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120。时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。5、用杂化轨道理论解释构型(1)sp杂化BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。Be：1s22s22p0文杂化：®一,一啕2条sp杂化轨

26、道是直线形分布，分别与2个Cl的3p轨道成键，故分子为直线形。乙焕分字'直线蔻,Hc=chC；sp杂化，sp-1s,sp-sp均为3键。C中未杂化的py与另一C中未杂化的py沿纸面方向形成汽键；而pz.氧化碳，直线形，C发生sp杂化，C与O之间sp-2Px两个口键，所以,OCO成直线形。C0;C中未杂化的py与两侧O的两个py沿纸面方向成大式键，C中未杂化的pz与两侧O的pz沿垂直于纸面的方向成式键，故CO2中，C、O之间有离域式键(两个口34大兀键)。BC13平面三角形构型，B的3个sp2杂化轨道呈三角形分布，分别与3个Cl的3P成b键，分子构型为三角形。属于sp2杂化。乙烯C发生sp2杂化，sp2杂化轨道与sp2杂化轨道形成1个C£b键，sp2杂化轨道与H的1s轨道形成4个C-Hb键；未杂化的p轨道之间形成兀键，故分子中有碳碳双键存在。(3)sp3杂化甲烷C发生sp3杂化，4个轨道呈正四