資源簡介

(共21張PPT)
第2節 共價鍵與分子的空間結構 課時2
1.理解價電子對互斥理論能根據有關理論、原理判斷簡單分子或離子的空間結構；
2.理解等電子原理。
NH3、CH4兩分子中,N、C兩原子都采用sp3雜化,為什么NH3分子空間結構是三角錐形,CH4分子的空間結構是正四面體形
如何預測分子的空間結構呢？
一、價電子對互斥理論(VSEPR理論)
分子中的中心原子的價電子對——成鍵電子對(bp)和孤電子對(lp)由于相互排斥作用,處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠離。
1.價電子對互斥理論的基本觀點
能量最低
最穩定
價電子對
互相排斥
盡可能遠離
兩個原子間的成鍵電子不論是單鍵還是多重鍵,都看作一個空間取向;一對孤電子對可看作一個空間取向。
化學式 電子式 結構式
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成鍵電子對
孤電子對
2.價電子對
如何計算中心原子的價電子對數？
O=C=O
O
H
H
O=C
H
H
(1)中心原子上的價電子對數的計算：
①成鍵電子對(bp)——可由化學式確定
②中心原子上的孤電子對數,可以通過寫出該分子或離子的電子式來確定，也可以利用如下公式來計算：
孤電子對數=
中心原子的價電子數－其他原子的未成對電子數之和
2
中心原子的價電子對數=成鍵電子對數＋孤電子對數＝雜化軌道數
3.價電子對互斥理論與分子的空間結構
(1)中心原子價電子全部參與成鍵的分子空間結構:
ABn
n=2
n=3
n=4
n=5
n=6
三角形
八面體形
直線形
三角雙錐形
四面體形
中心原子上的孤電子對占據中心原子周圍的空間,與成鍵電子對互相排斥,使分子的空間結構發生變化。
(2)中心原子上有孤電子對的分子空間結構:
如氨分子(NH3)氮原子sp3雜化，實驗測得氨分子中的鍵角小于109.28°
2s
2p
↑↓
↑
↑
↑
sp3雜化
sp3雜化軌道
↑
↑
↑
↑↓
孤對電子
與3個H原子成3個σ鍵
σ
σ
σ
孤對電子
價層中的σ成鍵電子對與孤對電子都要占有雜化軌道,且相互排斥,其中孤對電子對成鍵電子的排斥能力較強,故偏離109.28°,變成為鍵角107.3°。
三角錐形
H2O
O
H
H
：
：
略去孤電子對
角形
H2O鍵角：104.5°
當價電子對包含孤電子對且成鍵電子對中也有多重鍵時,由于它們之間的斥力不同,會對分子的空間結構產生影響。通常,多重鍵、成鍵電子對與孤電子對的斥力大小順序可定性地表示為:
三鍵—三鍵>三鍵—雙鍵>雙鍵—雙鍵>雙鍵—單鍵>單鍵—單鍵
lp—lp lp—bp>bp—bp
[注意]價層電子對互斥模型對分子空間結構的預測少有失誤，但它不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子。
(3)電子對之間的排斥與分子空間結構
俗稱光氣的二氯甲醛分子(COCl2)為三角形,但C—Cl鍵與C==O鍵之間的夾角為124.1°,C—Cl鍵與C—Cl鍵之間的夾角為111.8°,解釋其原因。
COCl2為平面三角形分子,但由于C==O鍵與C—Cl鍵之間電子對的作用強于C—Cl鍵與C—Cl鍵之間電子對的作用,所以使C==O鍵與C—Cl鍵之間的夾角增大(>120°),使C—Cl鍵與C—Cl鍵之間的夾角減小(<120°)。
思考與交流
[注意] 分子的空間結構指的是成鍵電子對空間結構,不包括孤電子對;沒有孤電子對時,分子的空間結構和價電子對的空間結構一致,有孤電子對時,二者不一致。
請用價電子對互斥理論預測甲烷、乙烯、乙醇和乙酸的空間結構，并用棍棒、球等搭建它們的分子模型。
活動 · 探究
活動 · 探究
角形
三角形
歸納
ABn 型分子的VSEPR模型和立體結構
價電子對數 VSEPR 模型 成鍵電子對數 孤對電子對數 分子類型 電子對的排布模型 立體結構 實 例
2
3
直線形
2 0 AB2
直線形
3 0 AB3
平面
三角形
2 1 AB2
V形
O3 SO2
平面
三角形
BF3、BCl3、
SO3
CO2、BeCl2
價電子對數 VSEPR 模型 成鍵電子對數 孤對電子對數 分子類型 電子對的排布模型 立體結構 實 例
4
正四面體
正四
面體
三角
錐形
V形
H2O
4 0 AB4
3 1 AB3
2 2 AB2
NH3、NF3
CH4、CCl4
二、等電子原理
1.等電子原理的內容
化學通式相同且價電子總數相等的分子或離子具有相同的空間結構和化學鍵類型等結構特征。
SiF4、CF4、CCl4三種物質單個分子的原子數目相同,中心原子的價電子數相同,故它們為等電子體,因此其空間結構也相同。
例：為什么SiF4、CF4、CCl4三者的空間結構相同
例如，、等離子具有AX4通式，價電子總數為32,中心原子（S和P)采取sp3雜化，使整個離子呈四面體形空間結構；
類似地，、等離子具有AX3通式，價電子總數為26,中心原子（S和Cl)采取sp3雜化，由于存在孤電子對，分子均呈三角錐形空間結構。
可以判斷一些簡單分子或原子團的空間結構。
2.應用舉例
1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。
(1)價電子對就是σ鍵電子對。(　　)
(2)孤電子對數指沒有成鍵的價電子對數,與中心原子價電子總數、中心原子結合的原子最多能接受的電子數及中心原子結合的原子數有關。(　　)
(3)分子的空間結構是價電子對互斥的結果。(　　)
(4)孤電子對數等于π鍵數。(　　)
(5)價電子對數等于雜化軌道數。(　　)
【練一練】
2.下列分子或離子的中心原子含有孤電子對的是(　　)
A.H2O B.CH4 C.SiH4 D.
3.根據等電子原理,下列各組分子或離子的空間結構不相似的是(　　)
A.SO2和O3 B. 和CH4
C.H3O+和NH3 D.CO2和H2O
A
D
4.下列中心原子的雜化軌道類型和分子空間結構不正確的是(　　)
A.PCl3中磷原子發生sp3雜化,為三角錐形
B.BCl3中硼原子發生sp2雜化,為三角形
C.CS2中碳原子發生sp雜化,為直線形
D.H2S中硫原子發生sp雜化,為直線形
D
5.鹵族元素是典型的非金屬元素,包括F、Cl、Br、I等,請回答下面有關問題。
(1)同主族元素的電負性大小存在一定的規律,鹵族元素F、Cl、Br、I的電負性由小到大的順序是　　　　　　　。
(2)溴原子的核外電子排布式為　　　　　　　　　　。
(3)用價電子對互斥理論判斷BeCl2的空間結構為　　　　,BF3分子中B—F鍵的鍵角為　　　　。
(4)CCl4分子中碳原子的雜化方式為　　,NF3分子的空間結構為　　　　。
I[Ar]3d104s24p5
直線形
120°
sp3
三角錐形
價層電子對互斥理論
價層電子互斥理論的基本觀點
推測分子空間結構
推測中心原子的雜化軌道類型
等電子原理及應用

展開更多......

收起↑