价键互斥理论_杂化轨道理论

1、1 1、要点：中心原子价电子层电子对（包括、要点：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和电子对和 的孤对电子的孤对电子对）的互相对）的互相 作用，使分子的几何构型作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互总是采取电子对相互 的那种构型，的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型。即分子尽可能采取对称的空间构型。（VSEPR模型）模型）成键成键未成键未成键排斥排斥排斥最小排斥最小价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型应用：可用来预测分子的立体结构应用：可用来预测分子的立体结构 利用价层电子对互斥理论时，首利用价层电子对互斥理论时，首先要根据原子的先要根据原子的最外层电子数最外层电子数，判，判断中心原

2、子上断中心原子上有没有孤对电子有没有孤对电子，然，然后再根据中心原子后再根据中心原子结合的原子的数结合的原子的数目目，就可以判断分子的空间构型，就可以判断分子的空间构型 价层电子对互斥理论简介价层电子对互斥理论简介(VSEPR) 基本要点基本要点 排斥力最小的分子几何结构最稳定。排斥力最小的分子几何结构最稳定。 相邻价电子对之间斥力大小由电子对之间的夹角和电子对相邻价电子对之间斥力大小由电子对之间的夹角和电子对的成键情况决定。的成键情况决定。 夹角越小斥力越大；夹角越小斥力越大； 不同类型的电子对之间斥力：不同类型的电子对之间斥力： LP-LPLP-BPBP-BP. LP孤电子对孤电子对 BP

3、 成键电子对成键电子对 叁键叁键双键双键单键单键. 分子的几何构型主要决定于中心原子的价层电子对的数目分子的几何构型主要决定于中心原子的价层电子对的数目和类型和类型(LP或或BP). 当分子中有双键、叁键等重键时，可将双键的两对电子和当分子中有双键、叁键等重键时，可将双键的两对电子和叁键的三对电子看作为一个单键的一对电子来处理。叁键的三对电子看作为一个单键的一对电子来处理。 判断共价分子构型的一般规则判断共价分子构型的一般规则 确定中心原子价电子层中的电子对数确定中心原子价电子层中的电子对数 中心原子价电子层中的电子对数中心原子价电子层中的电子对数= =（中心原子价电子数（中心原子价电子数+

4、+配体提供的电子数）配体提供的电子数）/2/2 对于复杂离子：对于复杂离子： 电子对数电子对数= =（中心原子价电子数（中心原子价电子数+ +配体提供的电子数配体提供的电子数- -离子电荷数（带符号）离子电荷数（带符号）/2/2 规定当氧族元素的原子作配体时，可以认为它们不提供电子。规定当氧族元素的原子作配体时，可以认为它们不提供电子。 出现奇数电子时将单电子当作电子对对待。出现奇数电子时将单电子当作电子对对待。 根据中心原子价电子层中的电子对数，确定中心原子周围电子对分布的几何构根据中心原子价电子层中的电子对数，确定中心原子周围电子对分布的几何构型。型。 绘出分子构型图绘出分子构型图 包括配

5、体和孤电子对。包括配体和孤电子对。 注意：若无孤电子对，电子对分布的几何构型与分子构型一致；若有孤电注意：若无孤电子对，电子对分布的几何构型与分子构型一致；若有孤电子对，电子对分布的几何构型与分子构型则不一致。子对，电子对分布的几何构型与分子构型则不一致。 CH4 ,NH3 ,H2O分子构型图分子构型图中心原中心原子有孤子有孤对电子对电子H H2 2O O2 22 2ABAB2 2NHNH3 33 31 1ABAB3 3代表代表物物中心原中心原子结合子结合的原子的原子数数孤对孤对电子电子的对的对数数分子分子类型类型空间构型空间构型V V 形形三角锥形三角锥形代表代表物物中心原中心原子结合子结合

6、的原子的原子数数孤对电孤对电子的对子的对数数分子分子类型类型空间构型空间构型中心原子中心原子无孤对电无孤对电子子COCO2 22 20 0ABAB2 2CHCH2 2O O3 30 0ABAB3 3CHCH4 44 40 0ABAB4 4中心原子中心原子有孤对电有孤对电子子H H2 2O O2 22 2ABAB2 2NHNH3 33 31 1ABAB3 3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型V V 形形三角锥形三角锥形(2) VSEPR模型：模型：一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布（即含一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布（即含孤对电子

7、孤对电子的的VSEPRVSEPR模型）模型） 2 2 3 4 3 4 5 65 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体分析思考：分析思考： 、写出、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：推测：CH分子的分子的C原子有没有可能形成四个原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？共价键？怎样才能形成四个共价键？如何才能使如何才能使CH分子中的分子中的C原子与四个原子与四个H原子形成完原子形成完全等同的四个共价键呢？全等同的四个共价键呢？10928原子轨道？原子轨道？伸展方向？伸展方向？1092

8、8杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介C原子基态原子电子排原子基态原子电子排布的轨道表示式布的轨道表示式sp3杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 10928C原子基态电子排布轨道表示式原子基态电子排布轨道表示式sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120C原子基态原子电子排原子基态原子电子排布的轨道表示式布的轨道表示式sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180 解释解释分子的立体构型分子的立体构型中中心原子心原子能量相近能量相近相同数量相同数量能量与形状都相同能量与形状都相同杂化

9、轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子键或者用来容纳孤对电子 剩余的剩余的p轨道可以形成轨道可以形成键键C2H4(sp2杂化）杂化）杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1s + 1p1s + 1p1s + 2p1s + 2p1s + 3p1s + 3p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角180180 ? 8120120 ? 8109109 ? 8 28 28 空空 间间 构构 型型直直 线

10、线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2 , C2H2BF3 , C2H4CH4 , CCl4杂化轨道数杂化轨道数=中心原子总价电子数中心原子总价电子数2（不包括（不包括键）键）故其杂化轨道数故其杂化轨道数=8/2=4代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道杂化轨道类型类型分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色无色无色无色配合物理论简介配合物理论简介：结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四四水合铜离子水合铜离子，可表示为，可表示为Cu(H2O) 42+。在。在四水合铜离子中，铜离子与水

11、分子之间的四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电原子提供孤对电子对给予铜离子子对给予铜离子（铜离子提供空轨道铜离子提供空轨道），），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类类“电子对给予电子对给予接受键接受键”被称为配位键。被称为配位键。Cu OH2H2OH2OH2O2+1、配位键、配位键：共用电子对由一个原子单方面提供给另：共用电子对由一个原子单方面提供给另一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊的共价键。的共价键。2 2、配位化合物配位化合物：中心离子

12、（或原子）：中心离子（或原子） 与配位体与配位体( (某些分子或离子某些分子或离子) ) 以配位键的形式结合而成的化以配位键的形式结合而成的化合物。合物。Cu OH2H2OH2OH2O2+可用可用AB表示表示A表示提供孤对电子的原子，叫电表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体，常为子给予体或配体，常为N、O、P、S、卤素的原子或离子、卤素的原子或离子B表示接受电子的原子，叫接受体，表示接受电子的原子，叫接受体，一般为一般为过渡金属过渡金属形成配位键的形成配位键的条件条件：一个原子提：一个原子提供孤对电子，另一原子提供空轨道供孤对电子，另一原子提供空轨道2+CuNH3H3NNH3NH3Cu

13、2+ +2NH3 .H2O Cu（OH）2 +2 NH4 + Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O Cu(NH3) 42+ +2OH+4H2O硫氰酸根硫氰酸根血红色血红色例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( )ANH3、H2O BNH4 + 、H3O+ CN2、HClO D Cu(NH3) 42+ 、PCI3B 由于该离子的颜色极似由于该离子的

14、颜色极似血液，常被用于电影特血液，常被用于电影特技和魔术表演。技和魔术表演。例题三：对例题三：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是( ) A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构， CO2为直线形结构为直线形结构D例题四：下列各种说法中错误的是（例题四：下列各种说法中错误的是（ ）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可

15、以是分子也可以是阴离子。配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。D例题五例题五：写出下列分子的路易斯结构式写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示是用短线表示键合电子键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O(1) PCI3： SP3 三角锥形三角锥形. .PCICI解析：解析：. .

16、 . .CI. . .CI. .(2)BCl3 ： SP2 平面三角形平面三角形BCI. . .Cl. . .(3)CS2 ： SP 直线形直线形C = =S= =S. . . . . (4) C12O： SP3 V形形O. . .Cl. . .CI. . .实例分析：实例分析： 试分析试分析BeCl2分子的形成和空间构型。分子的形成和空间构型。 BeBe原子的价层电子排布为原子的价层电子排布为2s2s2 2 。在形成。在形成BeClBeCl2 2 分子的过程中，分子的过程中，BeBe原子的原子的1 1个个2s2s电子被激发到电子被激发到2p2p空空轨道，价层电子排布变为为轨道，价层电子排布变

17、为为2s2s1 1 2p 2px x1 1 。这。这2 2个含有个含有单电子的单电子的2s2s轨道和轨道和2p2px x轨道进行轨道进行spsp杂化，组成夹角杂化，组成夹角为为1801800 0 的的2 2个能量相同的个能量相同的spsp杂化轨道，其形成过杂化轨道，其形成过程可表示为：程可表示为：理论分析：理论分析：Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成轨道重叠，形成2个个spp的的键，所以键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。分子的空间构型为直线。实验测定：实验测定：BeCl2分子中有分子中有2个完全等同

18、的个完全等同的BeCl键，键，键角为键角为1800 ，分子的空间构型为直线。，分子的空间构型为直线。实例分析：实例分析： 试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。 BF3分子的中心原子是分子的中心原子是B，其价层电子排布为，其价层电子排布为2s22px1 。在形成。在形成BF3分子的过程中，分子的过程中，B原子的原子的2s轨轨道上的道上的1个电子被激发到个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布空轨道，价层电子排布为为2s12px12py1 ，1个个2s轨道和轨道和2个个2p轨道进行轨道进行sp2杂杂化，形成夹角均为化，形成夹角均为1200的的3个完全等同的个完全等同的SP2杂化杂化轨道

19、。其形成过程可表示为：轨道。其形成过程可表示为：理论分析：理论分析：B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成3个个sp2p的的键。故键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。分子的空间构型是平面三角形。实验测定：实验测定：BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的BF键，键，键角为键角为1200 ，分子的空间构型为平面三角形。，分子的空间构型为平面三角形。 实例分析：实例分析：试解释试解释CCl4分子的空间构型。分子的空间构型。 CCl4分子的中心原子是分子的中心原子是C，其价层电子组态为，其价层电子

20、组态为2s22px12py1。在形成。在形成CCl4分子的过程中，分子的过程中，C原子的原子的2s轨道上的轨道上的1个电子被激发到个电子被激发到2p空轨道，价层电子空轨道，价层电子组态为组态为2s12px12py12pz1，1个个2s轨道和轨道和3个个2p轨道进轨道进行行sp3杂化，形成夹角均为杂化，形成夹角均为109028的的4个完全等同个完全等同的的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为杂化轨道。其形成过程可表示为理论分析：理论分析：C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成4个个sp3p的的键。故键。故CC

21、l4 分子的空间构型是正四面体分子的空间构型是正四面体.实验测定：实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的CCl键，键，其分子的空间构型为正四面体。其分子的空间构型为正四面体。 作业：作业：1、整理学案。、整理学案。 2 、完成课后习题、完成课后习题1中心价层电子的总数和对数中心价层电子的总数和对数 a )中心原子价层电子总数等于中心中心原子价层电子总数等于中心 A 的价电子数加的价电子数加上配体上配体 B 在成键过程中提供的电子数在成键过程中提供的电子数 。 如如 CCl 4 4 + 1 4 = 8 (1)确定中心原子价层电子对数确定中心原子价层电子对数 b)氧族元素的

22、原子做中心时，价电子数为氧族元素的原子做中心时，价电子数为 6 。如。如 H2O 或或 H2S 。 做配体时，提供电子数为做配体时，提供电子数为 0 。如在。如在 CO2 中。中。 c c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3 5+0 4+3=8 ， NH4 5+1 4 1= 8 。 d)总数除以总数除以 2 ，得电子对的对数，得电子对的对数 。总数为奇数时，。总数为奇数时，商进位商进位 。例如总数为。例如总数为 9，则对数为，则对数为 5 。2、用（、用（VSEPR模型）推断分子或离子空间构型的步骤：模型）推断分子或离子空间构型的步

23、骤：例：例： 价电子数价电子数 价电子对数价电子对数 NH4+ N = 5 + 4 - 1=8 CCl4 N = 8 NO2 N = 5 ICl2- N = 10 OCl2 N = 8 PO43- N = 5+3 = 8444354只有一种角度，只有一种角度，120。 只有一种角度，只有一种角度，10928。 5 对电子对电子 三角双锥三角双锥 3 对电子对电子 正三角形正三角形 A 4 对电子对电子 正四面体正四面体A （ 2 ）电子对数和电子对空间构型的关系电子对数和电子对空间构型的关系 电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。 2 对电子对电子 直线形直线形 A(3)分子构型与电子对空间构型的关系分子构型与电子对空间构型的关系 若配体的个数若配体的个数 n 和电子对数和电子对数 m 相一致，则分子构型和电相一致，则分子构型和电子对空间构型一致子对空间构型一致 。这时，各电子对均为成键电子对。这时，各电子对均为成键电子对 。 当配体数当配体数 n 小于电子对数小于电子对数 m 时，一部分电子对属