价电子对互斥理论(VSEPR).ppt

1 四 价层电子对互斥理论要点 分子或离子的空间构型决定了中心原子周围的价层电子数 价层电子对尽可能彼此远离 使它们之间的斥力最小 通常采取对称结构 2 2 推断分子或离子空间构型的步骤 1 确定中心原子价层电子对数价层电子对数 中心原子价电子数 配位原子提供的电子数 离子电荷代数值 2 H和 X 卤原子各提供一个价电子 O和S提供的电子数为0 卤素作为中心原子时 提供的价电子数为7 O S作为中心原子时 提供的价电子数为6 3 例 价电子数价电子对数 NH4 N 5 4 1 8 CCl4N 8 NO2N 5 ICl2 N 10 OCl2N 8 PO43 N 5 3 8 4 4 4 2 5 5 4 4 2 根据中心原子价层电子对数 找到相应电子对的排布 这种排布方式可使电子对之间的斥力最小 电子对数23456电子对排布直线平面三角四面体三角双锥八面体 3 分子的构型取决于中心原子的价层电子对数目及电子对的构型 NH3CH4AsH3SF2SF4ClF3 5 4 配位原子按相应的几何构型排布在中心原子周围 每1对电子连结1个配位原子 剩下未结合的电子便是孤对电子 孤对电子的位置会影响分子的空间构型 H2OICl2 SF2SF4ClF3XeF2XeF4IF5 6 原则 孤对 孤对的排斥力 孤对 成键电子对的排斥力 成键 成键电子对的排斥力 在包括有多重键的分子中 多重键作单键处理 多重键对成键电子对的排斥力大小次序为 叁键 双键 单键中心原子相同时 配体电负性变大 键角变小 由于对成键电子对吸引力较大 使共用电子对离中心原子较远 占据空间角度较小 NF3和NH3SCl2和SF2 配位原子相同时 随中心原子电负性变小 键角减小 NH3 PH3OH2 SH2P188表8 11 7 8 9 10 11 五 分子轨道理论问题 B2 O2的磁性 顺磁性 H2 可以稳定存在 1932年 R S MullikenF Hund1 理论要点 分子中电子在整个分子范围内运动 分子中电子的运动状态称为分子轨道 分子轨道是由原子轨道组合成的 2 分子轨道数目与组成的原子轨道数目相等 3 分子总能量为电子所具有能量之和 4 原子按一定空间位置排列后 电子逐个填入 构成整个分子 12 5 电子在分子轨道中的排布遵守三原则 6 原子轨道线性组合应符合三原则 7 分子轨道有 轨道和 轨道 2 不同原子轨道的线性组合 1 s s重叠 形成一个成键轨道 s s 一个反键轨道 s s 2 s p重叠 形成一个成键轨道 s p 一个反键轨道 s p 13 14 3 p p重叠 头碰头形成 轨道 p p p p 肩并肩形成 轨道 p p p p 15 p d重叠 肩并肩形成 轨道 p d p d 16 3 p p重叠 头碰头形成 轨道 肩并肩形成 轨道分别记作 p p p p 和 p p p p 4 p d重叠 肩并肩形成 轨道 p d p d 5 d d重叠 肩并肩形成 轨道 d d d d 17 3 分子轨道理论的应用 1 H2分子的形成电子排布 1s 2 2 H2 1s 1H2电离出一个电子得到H2 体系能量下降 1 可以稳定存在 3 He2分子 1s 2 1s 2稳定化能相抵消 不能有效成键 He2分子不会存在 He2 存在于氦放电管中 形成三电子 键 18 4 第二周期 同核双原子分子的分子轨道 第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图 19 20 第二周期 同核双原子分子的分子轨道Li Be B C N分子轨道为 O F Ne的分子轨道为 思考题 为什么会有二套轨道 书195 以上不同的排布方式可以用钻穿效应解释 21 同核双原子分子的分子轨道表达式 Li26eKK 内层电子不成键 Li2中一个 键 键级为1Be28e键级 成键电子数 反键电子数 2键级为0 不存在Be2B210e键级为1 2个单电子 键 分子有单电子 有顺磁性 22 键级为2逆磁性 N214e C212e 键级为3二个 键一个 键 逆磁性 问题 N2 分子轨道电子排布式如何 并比较N2 N2其稳定性 23 键级为21个 键2个3电子 键3电子 键的键能为正常 键键能的一半 O216e 顺磁性 作业 O2 O2 O2O22 分子轨道电子排布式如何 键级 磁性 稳定性 磁矩 键长大小的顺序 24 F218e 键级为1 1个 键 逆磁性 Ne220e 键级为0 氖以单原子分子存在 25 5 第二周期异核双原子分子轨道能级图遵循能量近似 最大重叠 对称性原则 CO 14N2 14 有三重键 二个 键一个 键 逆磁性 1 22 23 24 21 45 2 有三重键 二个 键一个 键 26 N2和CO分子轨道符号对照表 CO与N2的电子数目相同 互为等电子体 二个或二个以上的分子 或离子 它们的原子数相同 电子数也相同 等电子体等电子体结构相似 性质有一定的相似性 27 例如 CO2 N2O N3 NO2 问题 写出NO NO NO 的分子轨道电子排布式 磁性 键级 键长 稳定性 22e 中心原子以 键与配原子相连 整个分子或离子中还有2个 34键 BO33 CO32 NO3 为平面三角形构型ClO4 SO42 PO43 SiO42 均为四面体结构 Xe和I XeF2和IF2 XeF4和IF4 为等电子体XeO3和IO3 是等电子化合物 具有相同的构型 BN和C2 28 HF分子轨道的形成 HF的分子轨道电子排布式 磁性 键级 HF 1 22 23 21 44 键级 11个 键逆磁性分子 29 化学键理论 价键理论 VB 杂化轨道理论 HO 价电子对互斥理论 VSEPR 分子轨道理论 MO 价键理论 VB 简明扼要不能解释分子的几何构型 不能解释分子的磁性 杂化轨道理论 HO 可以解释分子的几何构型 但缺乏预见性 VSEPR可以预言分子的几何构型 对d0 d5 d10的中心原子有效但不能说明成键原理及键的强度 分子轨道理论 MO 引入分子轨道概念 可以说明分子的成键情况 键的强弱和分子的磁性 不能解决构型问题 优缺点 30 8 4金属键理论 自学内容 一 自由电子理论要点 金属键是由共用的 能够自由流动的自由电子把许多原子粘合在一起组成的 具有金属光泽 导电性 导热性 延展性 二 能带理论 要点 金属晶体中所有的价电子认为是属于整个金属原子晶格所有 2 分子轨道数目与形成分子轨道的原子轨道数目守恒 31 3 形成分子轨道间能量差很小 能量基本是连续的 称为能带 P198满带空带导带禁带 4 能带属于整个分子 每个能带可以包括许多相近的能级 32 8 5分子间作用力 自学内容 一 分子间力1 取向力 指极性分子间的作用力 2 诱导力 极性分子 非极性分子之间极性分子 极性分子之间3 色散力 非极性分子 非极性分子之间极性分子 非极性分子之间极性分子 极性分子之间4 特点 键能小 只有几个至几十个kJ mol 1 比化学键小1 2个数量级 33 2 静电短程力 不具有方向性和饱和性 3 取向力与温度有关 诱导力色散力受温度影响不大 二 氢键具备的条件 1 分子中心必须有一个与电负性很大的元素形成强极性键的氢原子 2 电负性大的元素的原子必须有孤对电子 而且半径要小 三 氢键对化合物性质的影响分子间氢键使化合物熔沸点升高分子内氢键使化合物熔沸点降低 34 本章作业 p20511 14 15 18 3916 17 21 24 35 本章数学要求1 熟悉离子键 共价键 金属键的特点及它们的形成过程 2 理解晶格能的意义及应用Bom Haber循环进行计算 掌握晶格能对离子化合物熔点 硬度的影响 3 熟练掌握价键理论 杂化轨道理论 VSEPR理论和分子轨道理论的基本要点及应用 讨论分子的空间几何构型 并由此推出中心原子的杂化态 分析化合物的键参数及形成过程 4 掌握应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原子分子的分子轨道表达式 分析键参数 5 了解分子间力及氢键对物质的物理性质的影响 36 NO2 N 2s22p32s12p4 sp2 1 sp2 1 sp2 1 O2px1 2py2 34O2px12py2V型 N O键级1 5 N上有单电子 因此NO2易发生双聚 NO2的N上仅有一个单电子 对N O成键电子对排斥作用较弱 故N O键长缩小 键角因 34存在 电子互斥作用增大而比120 大 因此NO2键角为132 120 2pz22pz12pz1 教材p205习题第16题 37 NO2 N 2s22p32s22p22s12p3 sp 1 sp 1 O2s22px1 34 34O2s22px1 2py12py22py1 2pz12pz12pz2 NO2 和CO2为等电子体 N采取sp杂化 键角为180 2 2 34N O键级 1 2 1 2 2 键级最大 键长最短 38 NO2 N 2s22p32s22p42s12p5 sp2 2 sp2 1 sp2 1O2s22px12py2 34O2s22px12py2 2pz22pz12pz1 NO2和NO2 中的N均为sp2杂化 2 1 34 N O键级1 5 但NO2 的N有一对孤对电子 对N O成键电子对排斥作用 使N O键削弱 键长略增 键角因为孤对电子的排斥作用而减少 NO2的N上仅有一个单电子 对N O成键电子对排斥作用较弱 故N O键长缩小 键角因 34存在 电子互斥作用增大而比120 大 39 由VSEPR推测Cs BrICl 的空间构型Cs 与 BrICl 为离子键 BrICl 中电负性最小 原子量最大 的卤素原子为中心原子 中心原子I价层电子对 7 1 1 1 2 5对价电子几何分布 tbp 三角双锥体 中心原子采取sp3d 对应 价键理论 sp3d杂化 分子几何构型 直线型 对于 BrICl3 画出几何构型 指出孤对电子数目 分子构型对键角做出说明 40 Cl2O O中心原子价电子对数目 6 1 1 2 4价电子几何分布 四面体 sp3杂化 分子几何构型 V型 二对孤对电子 O的电负性比Cl的电负性大 对孤对电子的排斥作用小 使得 ClOCl比109 大Cl O间为1个 键 键长接近单键键长ClO2 Cl中心原子价电子对数目 7 2 3 5 sp2 sp3 结合键角 键长 磁性 是否双键等分析 键角 OClO 116 5 sp2 排除sp3Cl O部分双键 Cl O键长149pm Cl O单键 170pm 参看元素无机化学p 24 P205习题17Cl2OClO2 41 OF2的键角 103 2 小于H2O 104 5 的键角 Cl2O 110 8 的键角大于H2O的键角 请给予解释 F的电负性大于O 大于H 故OF2中O周围的电子密度小于H2O中的情形 FOF HOH 而在Cl2O中Cl O间有 键的成分 O周围电子对间斥力加大 键角变大 42 OF2的键角 103 2 小于H2O 104 5 的键角 Cl2O 110 8 的键角大于H2O的键角 请给予解释 F的电负性大于O 大于H 故OF2中O周围的电子密度小于H2O中的情形 FOF HOH Cl2O 分子几何构型V型 二对孤对电子 O的电负性比Cl的电负性大 对孤对电子的排斥作用小 另外 O上的孤对电子可以部分进入Cl的3d轨道 孤对电子间的斥力变小 使得 ClOCl比109 大Cl O间为1个 键 键长接近单键键长 OF2 分子几何构型V型 二对孤对电子 F的电负性大于O 大于H 故OF2中O周围的电子密度小于H2O中的情形 FOF HOH 而在Cl2O中Cl O间有 键的成分 O周围电子对间斥力加大 键角变大 说法不合理