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1、第 1 页 共 10 页选修三第二章 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
2、 Pair Repulsion Theory ）简称 VSEPR 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= 21（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中心原子的价电子数每个配位原子提供的价电子数m2 注意：氧族元素的氧做中心时：价电子数为6, 如 H2O，H2S；
3、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 PO3 4中 P 原子价层电子数5+ （04） +3 = 8；NH4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 217+（51） = 6 对正八面体（初步判断）N H4价层电子对数为 215+（41） 1 = 4 对正四面体PO3 4价层电子对数为 215+（04） +3 = 4 对正四面体NO2 价层电子对数为 215+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
4、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+中心原子的孤对电子对数LP =配位原子数 +LP Lp = 21(中心原子价电子数配位原子未成对电子数之和) IF5Lp= 217(5 1) = 1 构型由八面体四方锥第 2 页 共 10 页NH4Lp = 21（51）（ 4 1） = 0 正四面体PO3 4Lp = 21（5+3）（ 42） = 0 正四面体SO2 4Lp = 21（6+2）（ 42） = 0 正四面体NO2Lp
5、 = 215（ 22） = 211 构型由三角形V 形SO2 3Lp = 21（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PClClClClClPClClClP Cl ClClCl+ClPClCl ClClCl-Cl ClClCl+ClPClCl ClClCl-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2 3 4 5 6 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
6、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2 sp 直 线2 0 直 线BeCl2 CO2 3 sp2 三角形3 0 三角形BF3 SO3 2 1 V形SnBr2 PbCl2 4 sp3 四面体4 0 四面体CH4 CCl4 3 1 三角锥NH3 PCl3 第 3 页 共 10 页2 2 V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（包括成键
7、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
8、 分别为 109.5 、 107.3 、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：OSO109 28ClSCl OSCl109 28。 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
9、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+、NO 2、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
10、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 CCl4 4 + 1 4 = 8 b) 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5 2) 电子对和电子对空间构型的关系考虑分子构型时， 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
11、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。第 4 页 共 10 页电子对相互排斥，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。电子对数配体数孤电对数电对
12、构型分子构型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3. 多重键的处理某配体（非VIA 族）与中心之间有双键和三键
13、时，价层电第 5 页 共 10 页孤对电子的负电集中， 可以排斥其余成键电对，使键角变小，NH3 4 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) 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：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,
14、 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, 电子对构型和分子构型一致, 为三面体 : 第 6 页 共 10 页【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 SO2BCH4与 NH3 CBeCl2与 BF3DC2H4与 C2H2 3(
15、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 BO2CCO D NO 2.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.NF3BCH 3CCO2DH3O3.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
16、.在甲醛分子中没有键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 ，SnBr2键角大于120C.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 sp2 B.苯分子内的共价键键角为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.CO2BNH3C.H2O DCH2
