高中化学竞赛之层电子对互斥理论2

1、一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2NH3CH2OP4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70 同为三原子分子，同为三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空间分子的空间结构却不同，为什么？结构却不同，为什么？ 同为四原子分子，同为四原子分子，CH2O与与 NH3 分子的空间分子的空间结构也不同，为什么？结构也不同，为什么？ 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论VSEPRT一、一、 VSEPRT的基本要点的基本要点1. 在在 MXn 型分子或离子中，型分子或离子中， VBT和和HOT都可以解释共价键都可以解释共价键的形

2、成与特点，尤其是的形成与特点，尤其是HOT可以较可以较好地解释分子的空间构型好地解释分子的空间构型.但一个分但一个分子或离子究竟采用哪种类型的杂化子或离子究竟采用哪种类型的杂化轨道成键，有些情况是难以确定的轨道成键，有些情况是难以确定的.如：如： ICl2- ,ClF3、SF4等等. 对此，人们提出了一个较为实用对此，人们提出了一个较为实用的用来判断分子或离子几何构型的理的用来判断分子或离子几何构型的理论论VSEPRT（Valence Sheel Electron Pair Repulsion Theory)这个这个理论可以预见和判断分子稳定的几何理论可以预见和判断分子稳定的几何构型，并且十分

3、成功和有效构型，并且十分成功和有效.中心原子中心原子M周围配置的原子或原子团的几周围配置的原子或原子团的几何构型，何构型，主要决定于中心原子主要决定于中心原子M的的 价层电子对的种类和数目价层电子对的种类和数目 即主要决定于中心原子即主要决定于中心原子M的价层的价层电子对的构型，理想的价层电子对构电子对的构型，理想的价层电子对构型主要是取各电子对之间排斥作用最型主要是取各电子对之间排斥作用最小的那种几何构型，据价层电子对排小的那种几何构型，据价层电子对排斥作用越小，不难得出斥作用越小，不难得出M价层电子对数价层电子对数 价层电子对的空间构型价层电子对的空间构型 2 直线型直线型 3平面三角形平

4、面三角形 4 正四面体正四面体 5 三角双锥三角双锥 6 正八面体正八面体 7 五角双锥五角双锥确定电子对的空间构型：确定电子对的空间构型：VP=2 直线形直线形VP=3 平面三角形平面三角形VP=4 正四面体正四面体VP=5 三角双锥三角双锥VP=6 正八面体正八面体2. M的价层电子对分为的价层电子对分为成键电子对（成键电子对（BP），）， 孤电子对孤电子对(LP)成键电子对又可分为成键电子对又可分为： 单键、双键和三键单键、双键和三键3. 价层电子对之间的排斥作用大小价层电子对之间的排斥作用大小 孤孤电子对电子对孤电子对（孤电子对（LPLP）孤电子对孤电子对成键电子对成键电子对(LPBP

5、) 成键电子对成键电子对成键电子对成键电子对 (BPBP)叁键双键单键叁键双键单键 因此：稳定分子的空间构型，因此：稳定分子的空间构型，应满足应满足90夹角的孤电子对夹角的孤电子对孤对电子的排斥作用最小构型；孤对电子的排斥作用最小构型；其次是其次是90夹角的孤电子对夹角的孤电子对成成键电子对排斥作用能够最小的构键电子对排斥作用能够最小的构型型(LP与与LP必须排列在夹角大于必须排列在夹角大于90夹角构型中夹角构型中). 二、用二、用VSEPRTVSEPRT判断共价分子空间构型的步骤判断共价分子空间构型的步骤 1. 确定出中心原子确定出中心原子M的价电子对数的价电子对数 VPVP=1/2A的价电

6、子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数 离子电荷数离子电荷数( )负 正 即中心原子即中心原子M的的价电子数与所有配原价电子数与所有配原子提供的电子数之和子提供的电子数之和除以除以2中心原子M提供出全部的价电子数，如PO43-,P提供5个价电子，ClO4- Cl提供7个价电子，SO42- S提供6个价电子，XeF4 Xe提供8个电子，H3IO6 中I提供7个价电子 配位原子不同，提供的价电配位原子不同，提供的价电子数不同子数不同.H、X只提供一个电子，只提供一个电子，O或或S原子作为配体原子不提供共原子作为配体原子不提供共用电子，如用电子，如NO2 ,CO2 ,SO3 ,NO3- ,C

7、O32- ,ClO4-,ClO3- , SO42- , PO43- ,SO32- etc但但O作为中心原子可提供作为中心原子可提供6个电子，如个电子，如H2O,OF2etc叁键、双键和成单电子均作叁键、双键和成单电子均作为一对电子为一对电子. 离子中，中心原子的价电子数应 减去离子带的正电荷或加上离子带 的负电荷. 如如PO43- P的价层电子对数的价层电子对数VP =(5+3)/2 =4对；对； NH4+ N的价层电子对数的价层电子对数 VP=(5+4-1)/2=4对对 SO42- 中中 VP=(6+2)/2 = 4对，对， H5IO6 中中I的价层电子数的价层电子数 VP=(7+5)/2

8、=6对，对， NO2+中中 VP=(5-1)/2 =2对，对， SF4中中 VP=(6+4)/2 =5对对.2. 据中心原子据中心原子M 的价层电子对数的价层电子对数找出理想的价层电子对的空间构型找出理想的价层电子对的空间构型. 3. 画出电子对的空间构形图，画出电子对的空间构形图， 每对电子对连接一个配原子，每对电子对连接一个配原子， 剩下的为孤电子对剩下的为孤电子对. 4. 据孤电子对据孤电子对、成键电子对成键电子对排斥作用的大小，排斥作用的大小， 确定稳定的的分子构型确定稳定的的分子构型三、三、 VSEPRT 判断分子或离子构型的实例判断分子或离子构型的实例例例7-2 确定确定ClF3

9、,TeCl4, SF4, XeF4,ICl4-,SO2Cl2,的几何构型，的几何构型，并简要说明步骤并简要说明步骤解答：解答：（1）ClF3中中Cl的价层电子对数的价层电子对数VP = (7+3)/2 = 5对对 （2）确定出电子对的空间构型并画出）确定出电子对的空间构型并画出 5对三角双锥构型对三角双锥构型 （3）排布配位原子画出可能的结构图）排布配位原子画出可能的结构图 159.8pm FClFF 169.8pm :FFFCl(a):FFFFCl(c):FFCl(b):(4)据孤电子对、成键电子对排斥作用据孤电子对、成键电子对排斥作用， 确定排斥作用最小的确定排斥作用最小的 分子的稳定几何

10、构型分子的稳定几何构型 90孤电子对孤电子对孤电子对排斥作用数孤电子对排斥作用数 90孤电子对孤电子对成键电子对排斥作用数成键电子对排斥作用数90成键电子对成键电子对成键电子对排斥作用数成键电子对排斥作用数 a b c 0 0 1 4 6 3 2 0 2最稳定的几何构型为最稳定的几何构型为a ClF3的结构的结构“T”型型这与实验完全相符这与实验完全相符.ClF3Chlorine trifluoride, ClF3 Lewis structure: Central atom chlorine Valence electrons on central atom 7 3 F atoms each

11、contribute 1 electron: 3 Total 10 Divide by 2 to give electron pairs 5 5 electron pairs: trigonal bipyramidal geometry for the five shape-determining electron pairs 分子构型：分子构型：T字型字型电子构型与分子构型不一致电子构型与分子构型不一致电子数为电子数为5时，孤对总是尽时，孤对总是尽先处于三角双锥的腰部位置先处于三角双锥的腰部位置VP = 5，电子对空间构型为三角双锥，电子对空间构型为三角双锥，LP占据轴向还是水平方向三角形的

12、某个顶点占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点？ 原则：斥力最小原则：斥力最小.例如：例如：SF4 VP=5 LP=1 S FF FFSFFF FFLPBP(90o) 3 2结论：结论：LP占据水平方向三角形占据水平方向三角形,稳定分子构型为稳定分子构型为 变形四面体变形四面体(跷跷板形跷跷板形).如何理解如何理解SF4分子中存在两种不同的分子中存在两种不同的S-F键长键长?结论：结论：分子中键角不同，分子中键角不同， 键长不同键长不同.又如：又如：ICl4- ( 1 ) I的价层电子对数的价层电子对数 VP = (7+4+1)/2=6对对. （2）6对必为正八面体结构（电子构形）对必为正八面体

13、结构（电子构形）. （3）确定出离子的几何构形）确定出离子的几何构形. Cl ： ： ： ：Cl Cl： ：Cl ICl4+ VP = (7+4-1)/2=5对，对，电子对的空间构型为三角双锥电子对的空间构型为三角双锥. 离子的几何构型：离子的几何构型： ： ：Cl Cl： Cl ： ：Cl （a） Cl ： Cl ： ：Cl ：Cl ： (b)(b)为稳定的几何构型：为稳定的几何构型：变形四面体变形四面体 XeF4 VP = 6对对电子对的构型为正八面体，电子对的构型为正八面体，分子的几何构型为平面正方形分子的几何构型为平面正方形F F F F Xe SO42- VP = 4,电子对的空间构

14、型为正四面体电子对的空间构型为正四面体离子的几何构型为正四面体离子的几何构型为正四面体SO32- VP =4,电子对的空间构型为正四面体电子对的空间构型为正四面体 离子的几何构型为三角锥离子的几何构型为三角锥中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数 2 3 4价层电子对空间构型价层电子对空间构型直线直线 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 可能的杂化轨道类型可能的杂化轨道类型 sp sp2 sp3分子的几何构型分子的几何构型 及实例及实例 直线型直线型CO2 NO2+ N2O平面三角型平面三角型 SO3 BF3 V型型 SO2 NO2四面体四面体 CH4,SO42- 三角锥三角锥 PX3

15、,NH3 V型型 H2O ,ICl2+中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数 5 6 7 电子对空间构型电子对空间构型 三角双锥 正八面体 五角双锥五角双锥 可能的杂化轨道类型可能的杂化轨道类型 Sp3d sp3d2 sp3d3分子的几何构型分子的几何构型 及实例及实例三角双锥三角双锥 PCl5 变形四面体变形四面体 SF4,ICl4+ T型型ClF3 , BrF3直线型直线型 XeF2,I3-,ICl2-正八面体SF6 ,SiF62- 平面方型 XeF4 ,ICl4- 四方锥 IF5五角双锥五角双锥 IF7 变形八面体 XeF6 显然：显然：（1）价层电子对的空间构型与）价层电子对的空间构

16、型与分子空间构型，可能相同，也分子空间构型，可能相同，也可能不同，要注意区分，可能不同，要注意区分，sp3d杂化轨道可有四种分子构型：杂化轨道可有四种分子构型：三角双锥、变形四面体、三角双锥、变形四面体、T型、型、直线型直线型.（2）价电子对的）价电子对的空间构型与杂化空间构型与杂化轨道的空间构型轨道的空间构型可以认为是相同可以认为是相同的，因此可由价的，因此可由价电子对的数目来电子对的数目来确定中心原子杂确定中心原子杂化轨道的类型化轨道的类型.（3）解释分子的成键情况）解释分子的成键情况和分子构型时，先用和分子构型时，先用VSEPRT 确定出分子或离子确定出分子或离子的中心原子价电子对的空间

17、的中心原子价电子对的空间构型构型 ，再应用杂化轨道理论再应用杂化轨道理论解释解释分子的成键情况和几何分子的成键情况和几何空间构型空间构型.25分子轨道理论分子轨道理论(Molecular orbital theory)1932年，美国化学家年，美国化学家Mulliken和和Hund提出提出 VBT,HOT和和VSEPRT这些理论这些理论可以比较直观、较好的说明共价键可以比较直观、较好的说明共价键的形成和分子的几何构型，但它们的形成和分子的几何构型，但它们也并非是完美无缺的，也存在明显也并非是完美无缺的，也存在明显的不足：的不足：（1）无法解释单电子离子的形成，）无法解释单电子离子的形成， H2

18、+ ,三电子离子三电子离子He2+的存在的存在（2）O2中的三电子中的三电子键和键和O2 和和B2分分子磁性的大小子磁性的大小（3） 难以解释某些复杂分子以及有离域难以解释某些复杂分子以及有离域大大键的有机分子的结构键的有机分子的结构. 为此，为此，1932年年Mulliken和和Hund提出提出MOT，这个理论的核心是分子中的电子，这个理论的核心是分子中的电子再不属于某一个原子所有，而是在整个分再不属于某一个原子所有，而是在整个分子范围内运动，这些电子的运动状态的描子范围内运动，这些电子的运动状态的描述不能再用述不能再用AO来说明，只能用来说明，只能用MO来说明来说明. 一、 MOT的基本要

19、点的基本要点1. 分子中，电子不属于某些特定的原子分子中，电子不属于某些特定的原子，而是在遍及整个分子内运动，而是在遍及整个分子内运动，每个电子的运动状态每个电子的运动状态可用波函数可用波函数来描述，来描述， 此波函数此波函数又称之为分子轨道（又称之为分子轨道（MO）分子中单电子的波函数分子中单电子的波函数MO.2. MO是由是由AO线性组合而来，线性组合而来，而组成而组成MO的数目的数目同相互组合的原子的同相互组合的原子的AO数目相同数目相同即即n个个AO参加组合必然组成参加组合必然组成n个个MO. 如如2个个s AO可组合成可组合成2个个MO，2个个pAO的六个的六个p轨道可组合为六轨道可

20、组合为六个个MO称之为称之为LCAOMO. Linear Combination of Atomic Orbitals -LCAOMO3. AO组合为组合为MO符合三原则符合三原则对称性匹配原则，对称性匹配原则， 能量相近原则能量相近原则,AO不能任意组合，不能任意组合，AO组合为组合为MO时，时，根据对称性和重叠方式，根据对称性和重叠方式， 可分为可分为MO组合形成的组合形成的MO又分为又分为成键成键MO，4.线性组合的线性组合的MO5. 分子中的电子排布在分子中的电子排布在MO中中 同样符合电子排布的三个原则同样符合电子排布的三个原则Pauli不相容原理、能不相容原理、能量最低和量最低和H

21、und规则规则按能级大小顺序形成按能级大小顺序形成MO近似能级图近似能级图反键反键MO， 非键非键MO 和和MO， AO最大重叠原则最大重叠原则. 二二.AO线性组合为线性组合为MO的三原则的三原则 形成共价键的三原则形成共价键的三原则1. AO对称性匹配原则对称性匹配原则 AO若能组合为若能组合为MO，AO的的正负号要相同正负号要相同.由于由于AO均有一定均有一定的对称性，为了有效的组合为的对称性，为了有效的组合为MO，AO重叠方向必须要对称性重叠方向必须要对称性合适合适这是形成这是形成MO的的必要性必要性和可能性和可能性.2. AO能量相近原则能量相近原则 这是这是AO形成形成MO的的有效

22、性有效性.若两若两个个AO的能量相差很大，则难以有效的能量相差很大，则难以有效的组合为的组合为MO ，只有两个能量相同，只有两个能量相同或相近的或相近的AO才能线性组合为才能线性组合为MO，否则难以形成稳定的化合物，如否则难以形成稳定的化合物，如PH5难以存在就是这个道理难以存在就是这个道理.若两个原子轨道的能级差若两个原子轨道的能级差E15eV则两个原子轨道往往难以组合为则两个原子轨道往往难以组合为MO 3. AO最大重叠原则最大重叠原则这是这是AO线性组合为线性组合为MO的方向性的方向性.这里与形成共价键情况相同这里与形成共价键情况相同. 这是这是AO线性组合为线性组合为MO的三的三原则，

23、切勿与核外电子排布的原则，切勿与核外电子排布的三原则混为一谈三原则混为一谈.三三. AO线性组合为线性组合为MO的类型的类型1. s-s重叠重叠 必须得到成键的必须得到成键的MO和反键的和反键的MO，即即s 和和s*.如如1s和和1s* 当两个当两个AO（a 与与b）线性组合）线性组合为两个为两个MO1与与2时，由于时，由于a 与与b符符号有正负之分，因此号有正负之分，因此a 与与b必然有两必然有两种可能的组合方式种可能的组合方式两个波函数符两个波函数符号相同或两个波函数符号相反号相同或两个波函数符号相反.即即 1=c1(a +b) 2 =c2(a -b) 通常两个通常两个AO 符号相同的波函

24、数符号相同的波函数叠加所形成的叠加所形成的MO，如，如1，由于在两，由于在两核间几率密度增大，其能量较原来的核间几率密度增大，其能量较原来的AO的能量低，这样组成的的能量低，这样组成的MO成成键键MO； 而由两个而由两个AO符号相反的波函符号相反的波函数叠加所形成的数叠加所形成的MO，如，如2，由于在两核间的几率密度减小（相由于在两核间的几率密度减小（相互抵消），其能量必然高于原来互抵消），其能量必然高于原来AO的能量，组合成的的能量，组合成的MO反反键键MO.显然：成键显然：成键MO 有利于分子有利于分子的形成，反键的形成，反键MO 不利于分子的形不利于分子的形成，并且不同类型的成，并且不同

25、类型的AO 线性组合线性组合可能形成不同类型的可能形成不同类型的MO . 并且能量是：并且能量是：nsns*2. s与与p重叠重叠一个原子的一个原子的sAO 与另一个原子的与另一个原子的p轨道轨道进行线性组合进行线性组合 必然形成两个必然形成两个MO，一个成键的一个成键的spMO,一个反键的一个反键的sp*MO. 3. p与与p重叠重叠px与与px头碰头进行重叠组合，头碰头进行重叠组合， 形成成键的形成成键的MOpMO反键的反键的MO p*MO当另外的两当另外的两pAO, py与与py 或或pz与与pz只能肩并肩组合重叠，只能肩并肩组合重叠， 形成成键的形成成键的PMO反键的反键的P*MO.其

26、中反键的其中反键的P*MO形状似花瓣形，形状似花瓣形， 类似类似d轨道的形状轨道的形状,或形状似四个鸡蛋或形状似四个鸡蛋.反键分子轨道反键分子轨道成键分子轨道成键分子轨道 原子轨道原子轨道 原子轨道原子轨道 1s 1s*1s1s节面节面原子轨道原子轨道与分子轨与分子轨道的道的能量能量.原子轨道原子轨道与分子轨与分子轨道的道的形状形状.原子轨道与分子轨道的原子轨道与分子轨道的形状形状.2px,A2px,A2px,B2px,B原子轨道原子轨道分子轨道分子轨道zp2反键反键zp2成键成键原子轨道与分子轨道的原子轨道与分子轨道的形状形状.2py,A2py,B原子轨道原子轨道分分子子轨轨道道xp2反键反

27、键xp2成键成键四、四、 同核双原子分子的同核双原子分子的MO能级图能级图-主要是近似能级顺序主要是近似能级顺序 对于第二周期元素形成的对于第二周期元素形成的同核双原子分子的近似能级顺同核双原子分子的近似能级顺序，有如下两种情况：序，有如下两种情况：1. N2(包括包括N2)以前的双原子分子的近似能级图以前的双原子分子的近似能级图1s1s*2s2s*2pz=2py2px2px*=2py*2px*（1）第二周期元素原子的）第二周期元素原子的AO数目为数目为5，必然组合为必然组合为10个个MO，5 个是成键的个是成键的MO，5个是反键的个是反键的MO，即各占，即各占1/2.（2）MO是由反键的是由

28、反键的MO和成键的和成键的MO共共同组成，都同等重要同组成，都同等重要.（3）MO的能量是由下面两个因素的能量是由下面两个因素决定，即构成决定，即构成MO的的AO的类型和的类型和AO的重叠情况的重叠情况.从从AO 的能量考虑，的能量考虑，在同核双原子分子中，能量最低的在同核双原子分子中，能量最低的MO是由是由1sAO组合而成的组合而成的MO1s ，1s* ，其次是由，其次是由2sAO组合而组合而成的成的2pz和和2pz* , 2px和和2px* , 2py和和2py* , 2pz和和2py , 2py*和和2pz* 等简等简并并MO.（4）以上的能级顺序也产生了能级）以上的能级顺序也产生了能级

29、交错现象交错现象 core:2s与与2p组合的结果组合的结果.2 . O2 、F2 的近似能级顺序的近似能级顺序1s1s*2s2s*2px2pz=2py 2pz*=2py*2px* 同核双原子分子同核双原子分子O2 (O,F)第二周期同核双原子分子第二周期同核双原子分子五五. MO中的电子排布式中的电子排布式-分子轨道电子排布式分子轨道电子排布式1. N2 的的MO电子排布式电子排布式（1s）2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2 ( 2px)2N2分子中，分子中，1个个键，键， 2个个键键这与这与VBT相符相符N N1个个(px-px) 键键 2个（个（p-p)键键2.

30、 O2的的MO电子排布式电子排布式（1s）2(1s*)2(2s)2 (2s*)2( 2px)2(2pz)2(2py)2(2px*)1(2py*)1O2的的MO中，中， O2分子有一个分子有一个键键, 2个三电子个三电子键键,23. . . . . . 三电子三电子键键 三电子三电子键键两个成单电子，两个成单电子，顺磁性物质顺磁性物质这与这与VBT是不相符是不相符O2 +e- O2-O2- kk (2s )2(2s* )2(2px )2(2pz)2(2py )2 (2pz* )2(2py*)1O2- 中一个中一个键，键， 1个三电子个三电子键，键， 只有一个成单电子只有一个成单电子O2 -e-

31、O2kk (2s )2(2s* )2(2px )2(2pz)2 (2py )2(2pz* )1(2py*)0O2中一个中一个键，键， 1个三电子个三电子键，键， 只有一个成单电子只有一个成单电子.六、第二周期同核双原子分子的结构六、第二周期同核双原子分子的结构（1）Li2的电子排布式：的电子排布式：（1s）2(1s*)2(2s)2 只有一个只有一个键键.（2）Be2 kk （2s）2(2s*)2 Be2 电电子中成键的电子和反键的电子相互抵子中成键的电子和反键的电子相互抵消，净的成键电子数为消，净的成键电子数为0，因此，因此Be2 难以稳定存在难以稳定存在.1. B2的的MO电子排布式与结构电

32、子排布式与结构kk(2s)2(2s*)2(2pz)1(2py)1. . B B B2分子中无分子中无键键只有两个单电子只有两个单电子键，键， 21 两个成单电子，两个成单电子， 是顺磁性物质是顺磁性物质.2. C2分子的分子的MO电子排布式与结构电子排布式与结构kk(2s)2(2s*)2(2pz)2(2py)2.C C C2分子中无分子中无键键只有两个只有两个2电子电子键键， 无成单电子无成单电子， 是抗磁性物质是抗磁性物质.3. H2(1s)1只有一个单电子只有一个单电子键，键， 21He2(1s)2(1s*)1 一个三电子一个三电子键键, 23七、第二周期异核双原子分子或离子的结构七、第二

33、周期异核双原子分子或离子的结构NO与与CO、CN-、NOetc 1. 等电子体等电子体电子数相等，电子数相等，原子个数亦相等的诸物种原子个数亦相等的诸物种 2. 等电子体原理等电子体原理等电子体往往具有等电子体往往具有 相似的结构，相似的结构，类似的性质类似的性质.CO ， N2 ， CN- ， NO+互为等电子体互为等电子体NO2+ , N2O, CO2 , N3- 互为等电子体互为等电子体NO3- , CO3- , BF3互为等电子体互为等电子体ClO4- ,PO43- ,SO42- ,SiO44-互为等电子体互为等电子体ClO3- , SO32-互为等电子体互为等电子体MnO4- ,Cr

34、O42-互为等电子体互为等电子体 Mn2+ , Fe3+互为等电子体互为等电子体 3. CO结构结构kk(2s)2(2s*)2按按N2分子进行电子排布分子进行电子排布(2pz)2(2py)2( 2px)2(2px*)0(2py*)0 N2O4 的等电子体是？的等电子体是？ B2F4 or C2O42-. .CO . .CO分子中分子中有一个有一个键键两个两个键，键， 其中一个其中一个键键是由是由O原子单方面提供形成原子单方面提供形成分子中，没有单电子分子中，没有单电子抗磁性物质抗磁性物质分子中分子中 ，有两个空的反键，有两个空的反键MO * MO4. NO的结构的结构 NO与与 N2- O2+

35、 互为等电子体互为等电子体NO的的MO电子排布电子排布kk(2s)2(2s*)2( 2px)2(2pz)2(2py)2(2pz*)1 NO分子中分子中,有一个有一个键，键， 一个二电子一个二电子键，键， 一个三电子一个三电子键，键， 分子中有一个成单电子，分子中有一个成单电子，它是顺磁性物质，它是顺磁性物质， 它又是奇数电子分子它又是奇数电子分子.NO ,NO2 ,ClO2均为奇数电子分子均为奇数电子分子.NO 23 22八八. MOT的应用的应用1.解释分子的形成与结构解释分子的形成与结构;2.判断分子的稳定性，判断分子的稳定性， 比较键能、键长，磁性比较键能、键长，磁性 3.解释物质的颜色

36、解释物质的颜色; 4.解释金属晶体解释金属晶体 导电、导热性等物理性质导电、导热性等物理性质.2-6 键的参数和分子的性质键的参数和分子的性质1、键级、键级BN表示之表示之VBT键级键级BN = 共价键的数目共价键的数目MOT中BN=（成键电子数（成键电子数-反键电子数）反键电子数）/2 一般的一般的BN越大，键越牢固，越大，键越牢固，分子稳定性越好分子稳定性越好.这样就可以这样就可以通过计算通过计算BN比较分子的稳定比较分子的稳定性大小性大小. 如： H2 BN =1 H2 稳定存在稳定存在 H2+ BN=1/2 H2+ 可稳定存在可稳定存在 He2+ BN=1/2 He2+可稳定存在可稳定

37、存在 一一.键的参数键的参数He2 BN = 0 Be2 BN=0说明说明He2 Be2难以稳定存在难以稳定存在 （1）. 比较比较O2 ,O2+ ,O2- ,O22-的稳定性大小的稳定性大小 O2 kk (2s)2(2s*)2(2px)2 (2pz)2(2py)2(2pz*)1(2py*)1 BN = 2 成单电子数成单电子数为为 2O2+ kk (2s)2(2s*)2(2px)2 (2pz)2(2py)2(2pz*)1(2py*)0 BN=5/2 成单电子数成单电子数为为 1O2- kk (2s)2(2s*)2(2px)2 (2pz)2(2py)2(2pz*)2(2py*)1 BN=3/2

38、 成单电子数成单电子数为为 1O22- kk (2s)2(2s*)2(2px)2 (2pz)2(2py)2(2pz*)2(2py*)2 BN=1 成单电子数成单电子数为为 0因此稳定性因此稳定性O2+ O2 O2- O22- （2）.比较比较NO,NO+,NO-稳定性大小稳定性大小. NO kk (2s)2(2s*)2(2px)2 (2pz)2(2py)2(2px*)1 BN = 5/2 成单电子数成单电子数 1NO- kk (2s)2(2s*)2(2px)2 (2pz)2(2py)2(2px*)1(2py*)1 BN = 2 成单电子数成单电子数 2NO+ kk (2s)2(2s*)2 (2

39、px)2(2py)2(2pz)2 BN = 3 成单电子数成单电子数 0稳定性：稳定性：NO+ NO NO-2、键能、键能BN越大，键能越高越大，键能越高，键越牢靠，分子越稳定键越牢靠，分子越稳定.N N 946kJ.mol-1 N=N 400kJ.mol-1 N-N 160kJ.mol-1 546 240N2 O2 3、键长、键长分子中两个原子核间的平衡距离（分子中两个原子核间的平衡距离（pm） 一般用一般用x-射线衍射测定射线衍射测定BN越大，键长越短，键能越大越大，键长越短，键能越大.（1） 影响分子键角大小的因素影响分子键角大小的因素孤电子对孤电子对孤电子对孤电子对、 孤电子对孤电子对

40、成键电子对成键电子对成键电子对成键电子对成键电子对成键电子对之间的排斥作用之间的排斥作用;配位原子的半径（体积大小）配位原子的半径（体积大小）;配位原子的电负性配位原子的电负性;中心原子的半径中心原子的半径 及电负性大小及电负性大小; 分子中的多重键等分子中的多重键等.（2）变化规律）变化规律同一杂化轨道类型同一杂化轨道类型， 分子中孤电子对越多，分子中孤电子对越多，键角越小键角越小 分子间键与键之间的夹角，分子间键与键之间的夹角，它是反映分子空间结构的重要它是反映分子空间结构的重要因素之一因素之一,分子中键角不同，键分子中键角不同，键长不同，如长不同，如PF5存在两种不同存在两种不同的键长的

41、键长.4、 键角键角NH3(10718),H2O(10430),CH4(10928)同一配位原子，同一配位原子， 中心原子的电负性越大中心原子的电负性越大键角越大键角越大. 这是由于中心原子的电负性这是由于中心原子的电负性越大，吸引成键电子对的能力越越大，吸引成键电子对的能力越强，中心原子周围的电子密度越强，中心原子周围的电子密度越大，大，成键电子对的排斥作用成键电子对的排斥作用越大越大.NH3PH3(93.3)AsH3(92) SbH3(91.3) H2OH2S(92.2)H2Se(91) H2Te(89.5)同一中心原子，同一中心原子，配位原子的电负性越大配位原子的电负性越大，键角越小键角

42、越小.这是由于配位原子的电负性越大，这是由于配位原子的电负性越大，吸引成键电子对能力越大，使成键吸引成键电子对能力越大，使成键电子对的排斥作用变小之故电子对的排斥作用变小之故.NH3NF3(103) OH2OF2(101) OCl2(111) OF2双键存在可影响键角的大小双键存在可影响键角的大小如如COCl2O124.3 C124.3 Cl Cl 112.3 显然，单键显然，单键双键排斥作用大于双键排斥作用大于 单键单键单键的排斥作用单键的排斥作用配位原子体积大小配位原子体积大小也影响键角大小也影响键角大小： ： OH H 10430 ： OCl Cl 111 ： 5、键的极性、键的极性极性

43、共价键极性共价键 非极性共价键非极性共价键（1）极性键中，成键原子的电负）极性键中，成键原子的电负性差越大，极性越大，相应的键也性差越大，极性越大，相应的键也越牢固，分子稳定性越高越牢固，分子稳定性越高.HFHClHBrHI稳定性依次降稳定性依次降低低.（2）离子键是极强的极性键）离子键是极强的极性键.（3）离子化合物中也含有共价键，）离子化合物中也含有共价键，Na2SO4 KClO3 etc.离子化合物中也含离子化合物中也含有非极性键，有非极性键，Na2O2 （4）极性分子中的共价键往往都具有）极性分子中的共价键往往都具有极性，但也有无极性的键，如极性，但也有无极性的键，如H2O2 中中的的

44、O-O键为非极性共价键键为非极性共价键. 二二. 分子的性质分子的性质1.分子的极性分子的极性 dq 偶极矩偶极矩d 两个偶极子的距离两个偶极子的距离=0的分子必为非极性分子的分子必为非极性分子N2,CO2,CH4,CCl4, PCl5,SO3,BF3,SF6etc. 0的分子必为极性分子的分子必为极性分子H2O, HF, NH3, NF3, PCl3, NO2, SO2, O3etc.对称结构的分子对称结构的分子 往往是非极性分子往往是非极性分子含有不对称结构的分子含有不对称结构的分子 往往是极性分子往往是极性分子2. 分子的磁性分子的磁性顺磁性物质顺磁性物质)2( nn（B.M） 反磁性物

45、质反磁性物质（1）顺磁性物质产生的磁距可由实）顺磁性物质产生的磁距可由实验测得，由测得的磁距大小可以计验测得，由测得的磁距大小可以计算分子中的成单电子数，这在配合算分子中的成单电子数，这在配合物方面尤为重要物方面尤为重要.（2）磁性、抗磁性是反映分子中电）磁性、抗磁性是反映分子中电子自旋运动的重要例证子自旋运动的重要例证. (3) 顺磁性物质也产生弱的抗磁性顺磁性物质也产生弱的抗磁性. 分子中含有成单电子的分子中含有成单电子的物质，并且含有成单电子越物质，并且含有成单电子越多，磁性越强多，磁性越强.这类物质在这类物质在磁场中，产生一个顺着磁场磁场中，产生一个顺着磁场方向的力，因此使物质增重，方

46、向的力，因此使物质增重，称前后质量差，即可求得分称前后质量差，即可求得分子中的成单电子数子中的成单电子数.如如O2,B2,NO2,NO,O2-,O2+,均均为为 顺磁性物质，顺磁性物质， 物质中的电子均已配对，物质中的电子均已配对，没有未成对的电子没有未成对的电子.如如N2, CO, CH4 , F2,C2etc该类物质在磁场该类物质在磁场中对着磁场的作用力，因此使中对着磁场的作用力，因此使物质的质量略微减轻物质的质量略微减轻.VSEPR (Valence-shell electron-pair repulsion ) According to the VSEPR model, bonding pairs and lone pairs, to reduce repulsions, take up positions around an atom that maximize their separations. The shape of the molecule is determined by the locations of the atoms attached to the central atom. Electron pairs in mu