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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、O2、N2 等。2.三原子分子有直线形，如CO2、CS2等；还有“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、CCl4等，也有不规则四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。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（Valance Shell Electron Pair Repulsion Theory）简称V
2、SEPR 适用AD 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=（中心离子价电子数+配对原子提供电子总数）对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，计算方法如下：n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 CO2中。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PO中P原子价层电子数5+（
3、04）+3 = 8；NH 中N原子的价层电子数5+（14）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7+（51） = 6对 正八面体（初步判断） N H 价层电子对数为5+（41）1 = 4对 正四面体PO 价层电子对数为5+（04）+3 = 4对 正四面体NO2 价层电子对数为5+0 = 2.53对 平面三角形法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（LONE PAIR）VP=BP+LP=与中心原子成键的原子数+中心原子的孤
4、对电子对数LP=配位原子数+LPLp = (中心原子价电子数配位原子未成对电子数之和) IF5 Lp=7(51) = 1 构型由八面体四方锥NH Lp =（51）（41） = 0 正四面体PO Lp =（5+3）（42） = 0 正四面体SO Lp =（6+2）（42） = 0 正四面体NO2 Lp =5（22） = 1 构型由三角形V形SO Lp =（6+2）（32） = 1 构型由四面体三角锥法3：由Lewis结构式或结构式直接写出，双键、三键都是1对电子 VP: 5 4 4 6 4(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面体三角双锥八面体(3)分
5、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。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 数电子对的排列方式分子的空间构型实 例2sp直 线20直 线BeCl2CO23sp2三角形30三角形BF3SO321V形SnBr2PbCl24sp3四面体40四面体CH4CCl431三角锥NH3PCl322V形H2O3、理论要点：AD m 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
6、（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双键单键。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、10
7、7.3、104.5。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，SO2Cl2分子属AX4L0=AY4，因S=O键是双键，S-Cl键是单键，据顺序有：OSO10928ClSClOSCl10928。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(HAH)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
8、.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、115.4。二、价层电子对互斥理论1940年 Sidgwick 提出价层电子对互斥理论, 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 CC
9、l44 + 14 = 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d)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，对数为 52) 电子对和电子对空间构型的关系电子对相互排斥，在空间达到平衡取向.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数相一致，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，分子构型才能确定。电子对数
10、配体数 孤电对数 电对构型 分子构型考虑分子构型时，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，斥力大；b)角度相同时，孤对孤对的斥力最大。因为负电集中，孤对成键斥力次之，而成键电对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。90 的分布 :孤对孤对 0 0 1孤对成键 6 4 3成键成键 0 2 2乙种稳定，称 “T”字型例1.利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离
11、子的几何构型（总数、对数、电子对构型和分子构型):AlCl3H2S SO32-NH4+ NO2IF3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!)电子对构型是十分重要的结构因素，要注意！价层电子对数和配体数是否相等也是十分重要的。2. 影响键角的因素1) 孤对电子的影响孤对电子的负电集中，可以排斥其余成键电对，使键角变小，NH34对 电对构型四面体，分子构型三角锥。键角HNH 为107，这是由于孤对电子对 NH 成键电对的排斥，使10928变小, 成为107。2) 中心电负性的影响键角依次减小，如何解释？3
12、) 配体电负性的影响中心相同，配体电负性大时，电对距离中心远，键角可以小些，故有：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 对,为三配体，呈平面三角形：不提供共用电子, 是因为O, S 等可通过键, 反馈键或大键, 将提供的电子又重新得回; 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
13、构型和分子构型一致, 为三面体:【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 BV形；三角锥形C直线形；平面三角形 DV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()ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H4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AB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。(2)参照上题，你认为AB4型分子或离子的空间构型有几种？若每个AB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.H2S BO2 CCO DNO2.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.NF3 BCH CCO2 DH3O3.有关甲醛分子的说法正确的是()A.C原子采用s
