价层电子对互斥理论模型分子的立体结构第二课时.ppt

第二章分子结构与性质 第二节 分子的立体结构 第二课时 的空间构型 NH3的空间构型 三 价层电子对互斥模型应用 利用价层电子对互斥理论判断分子的立体结构 中心原子 对ABn型分子 B围绕A成键 则A为中心原子 n值为中心原子结合的原子数 中心原子上的孤电子对数 1 2 a xb a 中心原子价电子数 X 与中心原子结合的原子数 B 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 阳离子来说为中心原子的价电子数减去离子的电荷数 其它不变 阴离子来说为中心原子的价电子数加上去离子的电荷数 其它不变 将中心原子形成的 键电子对数加上中心原子的孤电子对数变可确定中心原子上的价层电子对数 由中心原子上的价层电子对数确定分子立体构型 看p38表 2中心原子上的孤电子对的确定 2 2 2 2 1 1 1 1 0 0 0 0 0 2 1 4 4 4 4 4 6 3 5 4 2 6 5 1 4 3 同为四原子分子 CH2O与NH3分子的的空间结构也不同 什么原因 思考 三角锥形 平面三角形 四 知识巩固 利用价层电子对互斥理论确定SO2BF3SO32 的VSEPR模型和它们的立体构型 作业 利用价层电子对互斥理论确定SO3SO42 CCl4H2SPCl3BCl3的VSEPR模型和它们的立体构型 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 补充说明 对于分子中有双键 叁键等多重键时 使用价层电子对理论判断其分子构型时 双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理 或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时 不包括 键电子 VSEPRmodels 二 价层电子对互斥模型 一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键 如CO2 CH2O CH4等分子中的碳原子 它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测 概括如下 ABn立体结构范例n 2直线形CO2n 3平面三角形CH2On 4正四面体形CH4 3 应用 预测分子构型 另一类是中心原子上有孤对电子 未用于形成共价键的电子对 的分子 如H2O和NH3 中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间 并参与互相排斥 例如 H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子 跟中心原子周围的 键加起来都是4 它们相互排斥 形成四面体 因而H2O分子呈V形 NH3分子呈三角锥形 表格四 直线形 四面体 正四面体 直线形 形 三角锥形 平面三角形 正四面体 四面体 平面三角形 2 2 3 3 4 中心原子所含孤对电子对数 0 2 1 0 0 规律总结 1 中心原子的价电子都用于成键 无孤对电子 其构型可用预测 n 2 为n 3 为n 4 2 中心原子有孤对电子 其要占据中心原子周围的空间 并与 使分子呈现不同的立体构型 中心原子周围的原子数n 互相排斥 直线形 平面三角形 四面体形 课堂练习 1 多原子分子的立体结构有多种 三原子分子的立体结构有 形和形 大多数四原子分子采取形和 形两种立体结构 五原子分子的立体结构中最常见的是形 2 下列分子或离子中 不含有孤对电子的是 A H2O B H3O C NH3 D NH4 3 下列分子 BCl3 CCl4 H2S CS2中 其键角由小到大的顺序为 4 以下分子或离子的结构为正四面体 且键角为109 28 的是 CH4 NH4 CH3Cl P4 SO42 A B C D 5 用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 A 正四面体形B V形C 三角锥形D 平面三角形 直线 V 平面三角 三角锥 D C D 正四面体 一 杂化轨道理论要点 1 杂化与杂化轨道的概念在形成多原子分子的过程中 中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合 形成一组新的原子轨道 这个过程叫做轨道的杂化 产生的新轨道叫做杂化轨道 杂化轨道理论认为 在分子形成过程中 通常存在激发 杂化 轨道重叠等过程 2 杂化要点 1 原子轨道的杂化只有在分子形成过程才会发生 孤立的原子是不可能发生杂化的 2 只有原子轨道能量相近的轨道才能发生杂化 形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道数目 3 杂化轨道空间伸展方向会改变 轨道有更强的方向性和更强的成键能力 杂化轨道一头大一头小 大头用于成键 4 不同的杂化方式导致杂化轨道的空间分布不同 由此决定了分子的空间几何构型不同 二 杂化轨道类型 再如 炔烃中的 C C 的s 骨架也是由sp杂化轨道构建的 当中心原子取sp杂化轨道形成直线形的s骨架时 中心原子上有两个垂直于分子的s骨架的未参与杂化的p轨道相互重叠 形成二个p键 3个sp2杂化轨道呈三角形分布 分别与3个Cl的3p成 键 故BCl3分子构型为平面三角形 再如 乙烯H2C CH2 甲醛H2C O的结构图 例如 用杂化轨道理论描述丙二烯 H2C C CH2 的分子结构 并且说明它的4个氢原子是否在一个平面上 解 丙二烯的2个端位碳原子采取sp2杂化形式形成3个 轨道 而中心碳原子采取sp杂化形式形成2个 轨道 而剩余的未参与杂化的p轨道肩并肩的形式形成两个 键 已知CO2分子中的键角是180 判断分子中心原子轨道的杂化类型 并说明成键情况 CO2的碳原子取sp杂化轨道 它的两个未参加杂化的p轨道在空间的取向是跟sp杂化轨道的轴相互垂直 CO2分子里有两套3原子4电子符号为 34的p p大 键 I路易斯结构式II分子中有2套平行p轨道III表达大 键的结构式 2 5共轭大 键 苯分子中6个碳原子连接成环 每个碳原子上再拉一个氢原子 所有原子处在同一个平面上 苯的结构式如右所示 苯的结构式里的碳 碳键有单键和双键之分 这种结构满足了碳的四价 可是事实上苯分子的单键和双键的键长和键能并没有区别 苯的结构式并不能反映这个事实 用形成p p大 键的概念可以解决这个矛盾 苯中的碳原子取sp2杂化 每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道 垂直于分子平面而相互平行 由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什么区别 认为中心的碳原子的未参与杂化的p轨道中的电子只与左邻的碳原子上的平行p轨道中的一个电子形成p键而不与右邻的形成p键或者相反显然是不符合逻辑的 所以我们认为所有6个平行p轨道总共6个电子在一起形成了弥散在整个苯环的6个碳原子上下形成了一个p p离域大 键 符号 66 用p p大 键 有机化学中的共轭体系 的概念苯的结构式写成如下右图更好 后者已经被广泛应用 CO32 离子中的大 键碳酸根离子属于AY3型分子 中心碳原子取sp2杂化形式 碳原子上有一个垂直于分子平面的p轨道 端位的3个氧原子也各有1个垂直于分子平面的p轨道 分子的总价电子数等于24 3个C Os键有6个电子 每个氧原子上有2个不与分子平面垂直的孤对电子对 因此4个平行p轨道中共有24 6 3 4 6个电子 所以CO32 离子中有1个4轨道6电子p p大 键 符号为 46 石墨分子结构是层形结构 每层是由无限个碳六元环所形成的平面 其中的碳原子取sp2杂化 与苯的结构类似 每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道 垂直于分子平面而相互平行 平行的n个p轨道形成了一个p p大 键 n个电子弥散在整个层的n个碳原子形成的大 键里 电子在这个大pnn键中可以自由移动 所以石墨能导电 丁二烯分子式H2C CH CH CH2 4个碳原子均有3个配位原子相邻 故均取sp2杂化 形成3个s键 所有原子处于同一个平面 每个碳原子有一个未参与杂化的p轨道 垂直于分子平面 每个p轨道里有一个电子 按照上面分析苯分子的结构的模式 丁二烯分子里有一个4轨道4电子的p p大 键 O3分子的中心O原子采取sp2杂化 和两个端位O原子形成两个s键 另外中心O原子和配位O原子都有p轨道 共有4个电子 小于轨道数的两倍6 满足上述条件即可形成离域 34键