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(共32張PPT)
價層電子互斥理論
第二章，分子構(gòu)型
2
1
本節(jié)重點
價層電子對互斥模型
VSEPR模型判定
本節(jié)難點
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？
1940年，希吉維克和坡維爾在總結(jié)實驗事實的基礎(chǔ)上提出了一種簡單的理論模型，用以預測簡單分子或離子的立體結(jié)構(gòu)。
這種理論模型后經(jīng)吉列斯比和尼霍爾姆在20世紀50年代加以發(fā)展，定名為價層電子對互斥模型，簡稱VSEPR
中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)
σ鍵電子對數(shù)的計算
價層電子對互斥模型
價層電子對的計算
由化學式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對
NH3
N有 對σ鍵電子對
H2O
O有 對σ鍵電子對
2
3
若ABn型分子中，A與B之間通過兩對或三對電子(即通過雙鍵或三鍵)結(jié)合而成，則價層電子對互斥模型把雙鍵或三鍵作為一對電子對看待
中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)
價層電子對互斥模型
價層電子對的計算
中心原子上的孤電子對數(shù)的計算
中心原子上的孤電子對數(shù)＝
1
2
(a-xb)
b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其他原子＝ 。
x表示與 結(jié)合的原子數(shù)。
a表示中心原子的價電子數(shù)；
對主族元素：a＝ ；
對于陽離子：a＝ ；
對于陰離子：a＝ 。
最外層電子數(shù)
價電子數(shù)－離子所帶電荷數(shù)
價電子數(shù)＋離子所帶電荷數(shù)
中心原子
8－該原子的價電子數(shù)
中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)
中心原子上的孤電子對數(shù)的計算
價層電子對互斥模型
價層電子對的計算
中心原子上的孤電子對數(shù)＝
1
2
(a-xb)
例如：SO2的中心原子為S，S的價電子數(shù)為___(即S的最外層電子數(shù)為___)，則a＝___；與中心原子S結(jié)合的O的個數(shù)為___，則x＝___；與中心原子結(jié)合的O最多能接受的電子數(shù)為___，則b＝___。所以，SO2 中的中心原子S上的孤電子對數(shù)為___
6
6
6
2
2
2
2
1
價層電子對的空間結(jié)構(gòu)(即VSEPR模型)
直線形
平面三角形
正四面體形
價層電子對互斥模型
價層電子對數(shù)目
2
3
4
VSEPR模型
分子或離子 中心原子 a x b 中心原子上的孤電子對數(shù)
CO2
SO2
CO
NH
+
4
C
4+2＝6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
N
5-1＝4
4
1
(4-4×1)÷2＝0
【例1】計算中心原子上的孤電子對數(shù)
2-
3
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
S
6
2
2
(6-2×2)÷2＝1
價層電子對互斥模型
VSEPR模型的應用——預測分子空間結(jié)構(gòu)
孤電子對
中心原子不含孤電子對
由價層電子對的相互排斥，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的 ，便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)。
分子 或離子 σ鍵電子 對數(shù) 孤電子 對數(shù) VSEPR模型及名稱 分子(或離子)的
空間結(jié)構(gòu)及名稱
CO2
CO32-
CH4
2
0
3
0
4
0
直線形
平面三角形
正四面體形
直線形
平面三角形
正四面體形
分子 或離子 價層電子 對數(shù) 孤電子 對數(shù) VSEPR模型及名稱 分子的空間
結(jié)構(gòu)及名稱
NH3
H2O
SO2
1
4
2
3
1
4
價層電子對互斥模型
VSEPR模型的應用——預測分子空間結(jié)構(gòu)
中心原子含孤電子對
四面體形
四面體形
平面三角形
三角錐形
V形
V形
σ鍵電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 空間結(jié)構(gòu)







【例1】用價層電子對互斥模型完成下列問題(點“·”的原子為中心原子)。
2 2 V形
3 0 平面三角形
3 1 三角錐形
2 1 V形
4 0 正四面體形
2 2 V形
2 2 V形
2
1
本節(jié)重點
本節(jié)難點
雜化軌道理論簡介
雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
甲烷分子呈正四面體形，它的4個C—H的鍵長相同，H—C—H的鍵角為109°28′。根據(jù)價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。
這是為什么呢？
萊納斯·卡爾·鮑林
為了解決這一矛盾，1931年由鮑林等人在價鍵理論的基礎(chǔ)上提出雜化軌道理論，它實質(zhì)上仍屬于現(xiàn)代價鍵理論，但是它在成鍵能力、分子的空間構(gòu)型等方面豐富和發(fā)展了現(xiàn)代價鍵理論。
雜化軌道理論簡介
雜化軌道的含義
在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。
能量相近
原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道
數(shù)目不變
形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等且雜化軌道的能量相同
(變：軌道的成分、能量、形狀、方向，使原子的成鍵能力增加)
雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，成鍵時根據(jù)最大重疊原理，重疊程度越大，形成的共價鍵越牢固。
雜化軌道理論四要點
回顧所學內(nèi)容，判斷下列語句正誤
問題1
發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子(　　)
原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的(　　)
問題2
只有能量相近的軌道才能雜化(　　)
問題3
雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵(　　)
問題4
雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵(　　)
問題5
方法一：根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷
雜化軌道數(shù)目 2 3 4
雜化類型 sp sp2 sp3
判斷中心原子雜化軌道類型的三種方法
雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵。
雜化軌道數(shù)目＝價層電子對數(shù)目＝σ鍵電子對數(shù)目＋中心原子的孤電子對數(shù)目
雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
雜化軌道的類型
sp3雜化軌道是由 ns軌道和 np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有___和______的成分，sp3雜化軌道間的夾角為 ，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形
sp3雜化軌道——正四面體形
1個
3個
109°28′
s
Sp3雜化
109°28′
s
p
p
p
sp3
1/4s
3/4 p
雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
雜化軌道的類型
sp2雜化軌道——平面三角形
sp2雜化軌道是由 ns軌道和 np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有____和____成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形
1個
2個
1/3s
2/3p
s
sp2雜化
120°
120°
120°
s
p
p
p
p
sp2
雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
雜化軌道的類型
sp雜化——直線形
sp雜化軌道是由 ns軌道和 np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有____和____的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形
1個
1個
1/2s
1/2p
sp雜化
s
p
p
p
sp
p
p
180℃
物質(zhì) 價層電子對數(shù) 雜化軌道數(shù) 雜化軌道類型
CO2
CH2O
CH4
SO2
NH3
H2O
【例1】回顧所學內(nèi)容，認真填寫下表：
2 2 sp
3 3 sp2
4 4 sp3
3 3 sp2
4 4 sp3
4 4 sp3
C
B
C
A
A
A
D
C
A
C
V型
sp3

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