第三章-价层电子对互斥理论课件

价层电子对互斥理论

VSEPR---用以判断共价分子几何形状●分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对数目有关VP=BP+LP价层成键孤对●价层电子对尽可能远离,以使斥力最小斥力:LP-LP>LP-BP>BP-BP●根据VP和LP的数目,可以推测出分子的空间构型1.基本要点价层电子对互斥理论VSEPR●分子或离子的空间构型1①.确定中心原子价层电子对数例：XeF2

5XeF4

6XeOF4

6XeO2F25VP=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数±离子电荷数()]例:VP()=(6+4×0+2)=4负正氧族元素的原子做中心时，价电子数为6。如H2O或H2S。做配体时，提供电子数为0。如在CO2

中。①.确定中心原子价层电子对数例：XeF252②确定价层电子对构型价层电子对数目23456价层电子对构型直线平面三角型正四面体三角双锥正八面体注意：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角②确定价层电子对构型价层电子对数目23456价层电子对构型3③.确定中心原子的孤对电子数中心原子上的孤对电子数=1/2(a-xb)a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于8-该原子的价电子数。③.确定中心原子的孤对电子数中心原子上的孤对电子数=1/2(4分子或离子中心原子aXb中心原子上的孤电子对数SO2S6221NH4+N4310CO32-C6420分子或离子中心原子aXb中心原子上的孤电子对数SO2S6225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。2对电子直线形只有一种角度，180°。

3对电子正三角形只有一种角度，120°。

••A••••3、确定分子构型

在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对由真实原子形成的构型电子对数和电子对空间构型的关系2对电子6只有一种角度，109°28′。

4对电子正四面体A••••••••分子构型与电子对空间构型的关系若配体的个数n和电子对数m相一致，则分子构型和电子对空间构型一致。这时，各电子对均为成键电子对。

当配体数n小于电子对数m时，一部分电子对属于成键电对，其数目等于n，另一部分电子对成为孤电子对，其数目等于m－n。确定出孤对电子的位置，分子构型才能确定。只有一种角度，109°28′。4对电子7

电子对数配体数孤电子对数电子对构型分子构型

(m)(n)(m－n)

321

三角形“V”字形

ABB••••A••••431正四面体三角锥ABBB••A••••••••

422

正四面体“V”字形

A••••••••ABB••••电子对数配体数孤电子对数8确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的立体构型。练习：确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的立体9杂化轨道理论杂化轨道理论101.回忆：CH4分子中C原子形成几个共价键？分子空间构型怎样？2.写出基态C原子价电子的电子排布图,并推测：CH4分子的C原子怎样才能形成四个共价键？

3.如果C原子就以１个2s轨道和3个2p轨道上的单电子，分别与四个Ｈ原子的1s轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH4分子的实际情况是否吻合？1.回忆：CH4分子中C原子形成几个共价键？分子空间构型怎样112s2px2py2pz键长、键能相同，键角相同为109°28′2s2px12杂化轨道理论简介

为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同的sp3杂化轨道，夹角10928′,正四面体形。2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3杂化态激发杂化杂化轨道理论简介为了解决这一矛盾，鲍林提出13

C原子由1个2s轨道和3个2p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为

sp3杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。C原子由1个2s轨道和3个2p轨道混杂并重新组合成14

四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3σ键，形成一个正四面体构型的分子。

109°28’四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3杂151.C原子为什么要进行“杂化”？

2.什么是杂化？C原子是如何进行“杂化”的？

3.“杂化轨道”有哪些特点？思考：1.C原子为什么要进行“杂化”？思考：16

在形成分子时，由于原子的相互影响，同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道

这种轨道重新组合的过程称为原子轨道的“杂化”（混合平均化）杂化轨道：在形成分子时，由于原子的相互影响，同一原子中的若干不同类17(1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(2)参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）。(3)杂化轨道的能量、形状完全相同。(4)杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；杂化后原子轨道方向

改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠(5)杂化轨道在空间构型上都具有一定的对称性（以减小化学键之间的排斥力）。(6)分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。(7)杂化轨道只能用于形成σ键，不能用于形成π键。(1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子。18180°实验测得:两个共价键，直线形分子（键角180°）

Cl—Be—Cl

探究1：BeCl2分子的形成

Be原子价电子排布式：2s2

没有未成对电子ClClBe180°实验测得:两个共价键，直线形分子（键角19一个2s和一个2p轨道杂化,形成sp杂化轨道一个2s和一个2p轨道杂化,形成sp杂化轨道20

为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为180°

。

sp杂化轨道的形成和空间取向示意图为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为180°。21每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小；含有1/2s

轨道和1/2p

轨道的成分；两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp

杂化轨道。

sp

杂化——BeCl2分子的形成每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小；1个s轨道与1个22

实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角120°）。B原子价电子排布式：2s22p1，有一个未成对电子120°FFFB

探究2：BF3

分子的形成

B原子价电子排布式：2s22p1，有一个未成对电子120°F23

1个2s轨道与2个2p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。1个2s轨道与2个2p轨道进行的杂化,形成3个sp224sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图25

sp2杂化——BF3分子的形成

每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分,每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形

sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,

形成3个sp2杂化轨道。规律：第ⅢA族元素与第ⅦA族元素所形成的MX3型共价化合物，中心原子采取sp2杂化。如BBr3。sp2杂化——BF3分子的形成每个sp2杂化轨26

sp3杂化——CH4分子的形成

sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,

形成4个sp3杂化轨道。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为109°28′，正四面体形

规律：第ⅣA族元素与第ⅠA族、ⅦA族元素所形成的MX4型共价化合物，中心原子采取sp3杂化。如CCl4、SiF4、CHCl3。sp3杂化——CH4分子的形成sp3杂化：1个s27杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道

杂化轨道数

杂化轨道间夹角

空

间

构

型

实

例

3.三种sp杂化轨道类型的比较

1个s+2个p1个s+1个p1个s+3个p2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道180°120°109°28′直线形平面三角形正四面体形BeCl2

BF3

CH4

杂化spsp2sp3参与杂化的原子轨道杂化杂化轨28用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。（1）CH2＝CH2

（2）CH≡CH提醒：杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤对电子，剩余的未杂化p轨道还可形成∏键。应用反馈用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构29

C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键.

各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道30

C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化。两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。注意：杂化轨道一般形成σ键，没有杂化的p轨道形成π键。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化。注意：杂化轨道一般形31根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？C－Csp3sp2spC＝CC≡C问题探究★注意：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？C32

杂化轨道数=中心原子价层电子对数2sp直线形3sp2平面三角形4sp3正四面体形3sp2V形4sp3三角锥形4sp3V形代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O4.中心原子杂化类型判断的一般方法杂化轨道数=中心原子价层电子对数2sp直线形33知识小结三、杂化轨道理论简介

1.杂化轨道概念

2.杂化轨道理论的要点

3.三种sp杂化轨道类型的比较