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第二節(jié)
分子的空間結(jié)構(gòu)
三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型
三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH3和CH2O，為什么它們的空間結(jié)構(gòu)不同？
CO2
H2O
NH3
直線形
V形
三角錐形
CH2O
平面三角形
1.價(jià)層電子對(duì)互斥(VSEPR)模型
理論依據(jù)
→分子的空間結(jié)構(gòu)，是由中心原子價(jià)層電子對(duì)之間相互排斥的結(jié)果。
→排斥力趨向于盡可能將價(jià)電子對(duì)之間遠(yuǎn)離，夾角盡可能張大，這樣會(huì)使排斥力盡可能小
模擬吹氣球：使氣球脹大至大致相同的體積，綁緊進(jìn)氣口。
用不同氣球數(shù)目模擬價(jià)層電子對(duì)數(shù)在空間相互排斥的結(jié)構(gòu)。2、3、4 ……
2個(gè) 氣球
直線形
3個(gè)氣球
平面三角形
4個(gè)氣球
四面體形
2對(duì) 價(jià)電子
直線形
3對(duì) 價(jià)電子
平面三角形
4對(duì) 價(jià)電子
四面體形
價(jià)層電子對(duì)互斥(VSEPR)模型
109°28′
→用來(lái)預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)
如何計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)？
VSEPR理想模型
價(jià)層電子對(duì):
中心原子上的σ鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)。
1.價(jià)層電子對(duì)互斥(VSEPR)模型
(1) 中心原子
(ABn型分子)：
成鍵數(shù)目最多的原子，如CO2中的C，PCl3中的P
CH2O？
HClO？
C
H—O—Cl
O
(2) σ鍵電子對(duì)：
除中心原子外，其余原子與中心原子均形成一個(gè)σ鍵，故 σ鍵電子對(duì)數(shù)=結(jié)合的原子數(shù)
化學(xué)式 BeCl2 SO2 CO32- CH4 NH4+ NH3 H2O
σ鍵電子對(duì)
2
2
3
4
4
3
2
(3)計(jì)算中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
方法一：根據(jù)電子式直接確定
0
1
2
孤電子對(duì)數(shù)
(3)計(jì)算中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
方法二：公式計(jì)算，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝ (a-xb)
2
1
a=中心原子的價(jià)電子數(shù)
x=中心原子結(jié)合的原子個(gè)數(shù)
b=與中心原子結(jié)合的原子最多所能接受的電子數(shù)
氧和氧族元素中的S、Se等均為2，鹵族元素均為1
如：H為1，其余原子為8 -最外層電子數(shù)。
（對(duì)于主族元素等于原子的最外層電子數(shù)）
氮和氮族元素中的N、P等均為3
分子或離子
中心原子
a
x
b
中心原子上的
孤電子對(duì)數(shù)
—
2
1
(a – xb)
CO2
NH3
SO3
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
N
5
3
1
(5-3×1)÷2＝1
S
6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
CH4
C
4
a=中心原子的價(jià)電子數(shù)
x=中心原子結(jié)合的原子個(gè)數(shù)
b=與中心原子結(jié)合的原子最多所能接受的電子數(shù)
4
1
(4-4×1)÷2＝0
(3)計(jì)算離子中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
陽(yáng)離子：
a＝中心原子的價(jià)電子數(shù) - 離子的電荷數(shù)
—
2
1
(a – xb)
陰離子：
a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)＋離子的電荷數(shù)
分子或離子 中心原子 a x b 中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
NH4+
CO32-
NO3-
ClO3-
SO42-
N
5-1
4
1
(5-1-4×1)÷2＝0
C
4+2
3
2
(4+2-3×2)÷2＝0
N
5+1
3
2
(5+1-3×2)÷2＝0
Cl
7+1
3
2
(7+1-3×2)÷2＝1
S
6+2
4
2
(6+2-4×2)÷2＝0
2.根據(jù)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定VSEPR理想模型
價(jià)層電子對(duì) 數(shù)目 2 3 4 *5 *6
VSEPR模型 直線形 平面三角形 四面體 *三角雙錐體 *正八面體
價(jià)層電子對(duì)數(shù) = σ鍵電子對(duì)數(shù) + 中心原子上的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)
(1)中心原子上無(wú)孤對(duì)電子——空間結(jié)構(gòu)為理想模型
分子或離子 孤電子對(duì)數(shù) 價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR理想模型 VSEPR理想模型名稱 分子或離子的空間結(jié)構(gòu) 分子或離子的空間結(jié)構(gòu)名稱
CO2 0
CO32- 0
SO42- 0
NH4+ 0
0+2＝2
0+4＝4
0+3＝3
0+4＝4
直線形
正四面體形
平面三角形
正四面體形
直線形
平面正三角形
正四面體形
正四面體形
(2)中心原子上有孤對(duì)電子
中心原子上的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與成鍵電子對(duì)互相排斥。在討論粒子空間構(gòu)型時(shí)應(yīng)略去孤電子對(duì)，才是該粒子的實(shí)際空間構(gòu)型。
分子 或離子 孤電子 對(duì)數(shù) 價(jià)層電子 對(duì)數(shù) VSEPR模型及名稱 分子的空間
結(jié)構(gòu)及名稱
NH3
H2O
SO2
1
1+3=4
四面體形
三角錐形
2
2+2=4
四面體形
V形
1
1+2=3
平面三角形
V形
總結(jié)：應(yīng)用VSEPR模型預(yù)測(cè)粒子空間結(jié)構(gòu)的步驟
1.計(jì)算中心原子的成鍵電子對(duì)數(shù)＝結(jié)合原子數(shù)
2.計(jì)算中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
= 1/2(a-xb)
3.價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)
4.確定VSEPR理想模型
5.略去孤電子對(duì)，確定粒子的空間結(jié)構(gòu)
分子 或離子 中心原子 孤電子對(duì)數(shù) 價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR理想模型 分子的
空間結(jié)構(gòu)
練習(xí) 應(yīng)用VSEPR模型預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)
H-C≡N
HCN
O3
(4-1×1-1×3)÷2＝0
(6-2×2)÷2＝1
1+2＝3
0+2＝2
平面三角形
V形
直線形
直線形
O(O)2
SO32-
(8-3×2)÷2＝1
1+3＝4
四面體形
三角錐形
實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH3的鍵角為107°，H2O的鍵角為105°,為什么NH3和H2O的鍵角均小于109°28′？
【思考與討論】
109°28′
排斥力較大
隨著孤電子對(duì)數(shù)目的增多，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力增大，
鍵角減小。
109°28′
相較成鍵電子對(duì)，孤電子對(duì)有較大的排斥力
H2O、NH3的的孤電子對(duì)分別為2、1，分子中電子對(duì)之間的斥力大小順序：孤電子對(duì)-孤電子對(duì)＞孤電子對(duì)-成鍵電子對(duì) ＞成鍵電子-成鍵電子，
故H2O、NH3的鍵角分別是105°、107°。
注意：價(jià)層電子對(duì)互斥模型不能用于預(yù)測(cè)以過(guò)渡金屬為中心原子的分子
應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，完成表格。
分子或離子 中心原子上的孤電子對(duì)數(shù) 中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 分子或離子的
空間結(jié)構(gòu)名稱
SiF4
PCl3
PO43-
HCN
ClO2-
0 4 正四面體形 正四面體形
1 4 四面體形 三角錐形
0 4 正四面體形 正四面體形
0 2 直線形 直線形
2 4 四面體形 V形

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