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第2 課時 價層電子對互斥(VSEPR)模型
第二章 分子結構與性質
第二節 分子的空間結構
CO2 直線形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 約120°
NH3 三角錐形 107°
CH4
正四面體形 109°28′
問題：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構不同？
有一種比較簡單的理論叫做價層電子對互斥模型，簡稱VSEPR，可以預測分子的空間結構。還有一種較為復雜的雜化軌道理論模型，可以解釋分子的空間結構(下一節講)。
任務一 價電子對互斥模型（VSEPR模型）
1.價層電子對互斥模型發展史
1940年英國化學家希德威克在總結實驗事實的基礎上，提出一種簡單的理論模型，用以預測簡單分子和離子的空間結構。
50年代初加拿大化學家吉來斯必等人又發展了這一理論，定名為價層電子對互斥模型，簡稱VSEPR模型。
任務一 價電子對互斥模型（VSEPR模型）
2.價層電子對互斥模型要點
價層電子對互斥（VSEPR）模型認為：分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。VSEPR的“價層電子對”是指分子中的中心原子與結合原子間的σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。
不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子的空間結構。
價層電子對
相互排斥
彼此遠離
能量最低、最穩定
1.價層電子對數
中心原子的價層電子對數(VP)＝成鍵σ鍵電子對數 + 孤電子對數
任務二 中心原子價層電子對數
化學式 電子式 結構式
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成鍵電子對
孤電子對
O=C=O
O
H
H
O=C
H
H
成鍵σ鍵電子對
孤電子對
價層電子對
任務二 中心原子價層電子對數
2.成鍵σ鍵電子對數——化學式確定
成鍵σ鍵電子對數=與中心原子結合的配體原子數
中心原子
配體原子
----處于“中心”的原子
----與中心原子結合(周圍)的原子
注：多重鍵只計算σ鍵電子對，不計π鍵電子對。即，共價單鍵、雙鍵、三鍵計算時，都只計入一個σ電子對。
分子 中心原子 σ鍵電子對數
H2O O
NH3 N
SO3 S
NH4+ N
NO3- N
2
3
3
4
3
任務二 中心原子價層電子對數
3.孤電子對數
1）根據電子式直接確定
NH3
×(5-3×1)＝1
2
1
H2O
×(6-2×1)＝2
2
1
2）根據公式計算確定
孤電子對數=
2
—
1
(a-xb)
與中心原子結合的原子數
與中心原子結合的原子最多能接受的電子數
中心原子的價電子數
主族元素：a＝
對于離子：a＝
價電子數－電荷數
價電子數(最外層電子數)
H：b=1
其他原子b=
8﹣價電子數
任務二 中心原子價層電子對數
3.孤電子對數
分子或離子 中心原子 a x b 中心原子上的孤電子對數
CO2
CO32-
NH4+
H3O+
SO32-
計算中心原子上的孤電子對數= 1/2(a-χb)
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
注意：對于離子團，所帶電荷數計入中心原子的價層電子中。
即： a = 價電子數-電荷數
C
N
4-(-2)=6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
5-1=4
4
1
(4-4×1)÷2＝0
O
6-1=5
3
1
(5-3×1)÷2＝1
S
3
2
(8-3×2)÷2＝1
6-(-2)=8
價電子數
結合的原子個數
結合原子最多所能接受的電子數
任務三 根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型
1.價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)
價層電子對數：2
價層電子對數：3
價層電子對數：4
價層電子對數：5
價層電子對數：6
直線形
平面三角形
正四面體形
三角雙錐形
八面體形
任務三 根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型
2.中心原子無孤電子對的分子或離子
分子 或離子 σ鍵 電子數 孤電子對數 VSEPR模型 VSEPR 模型名稱 分子或離子的空間結構 分子或離子的空間結構
CO2
CH4
2
3
4
0
0
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
任務三 根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型
3.中心原子有孤電子對的分子或離子
分子 或離子 σ鍵 電子數 孤電子對數 VSEPR模型 VSEPR 模型名稱 分子或離子的空間結構 分子或離子的空間結構名稱
NH3
H2O
SO2
2
2
2
1
1
3
四面體形
V形
V形
四面體形
平面三角形
三角錐形
任務三 根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型
4.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
4
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
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
注意：多中心原子的分子，中心原子孤電子對的計算公式不適合。
問題：C2H2、C2H4、C2H6、苯分子中碳原子的空間構型如何？
補充
問題：實驗測得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′？
成鍵電子對相互排斥
一對孤電子對對成鍵電子對排斥
兩對孤電子對對成鍵電子對排斥
價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規律：
孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。
109°28′
107°
105°
補充
問題：同為三角錐形結構，鍵角NH3>PH3 而NH3>NF3？H2O和H2S都是V形結構，但鍵角：H2O>H2S？從電負性的角度分析原因。
中心原子的電負性越大，成鍵電子對更靠近中心原子，成鍵電子對之間斥力增大，所以鍵角增大。
配位原子的電負性越大，成鍵電子對遠離中心原子，成鍵電子對之間斥力減小，所以鍵角減小。
補充

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