分子立体结构

一、形形色色的分子
1、双原子分子（直线型）
O2
HCl
2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）
H2O
CO2
３、四原子分子立体结构（直线形、平面三 角形、三角锥形、正四面体）
（平面三角形，三角锥形）
C2H2
CH2O
NH3
P4
４、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
5、其它分子立体结构
CH3CH2OH
n=2
n=3
n=4
n=5
n=6
直线型 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体
略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的立体结构
分子的 VSEPR 模型 分子立体构型
例1 ：SO2
孤电子对数为1 ， σ键电子对数2 价层电子对数为3
2）VSEPR 模型
3）实际的 立体构型
例2： CH4
二、杂化轨道理论
—解释分子的立体构型
1、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间通 过相互的混杂后，形成相同数量的几个 能量与形状都相同的新轨道。
※杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子 剩余的p轨道可以形成π键
2、杂化轨道的类型
杂化 类型
参与杂化的 原子轨道
分析下表中分子或离子的孤电子对数
分子或离子 中心 a
原子
SO2 NH4+
S6
N
4
CO32CO2 SO42-
C6
C4
S
8
x
b
中心原子 上的孤电
子对数
2
2
1
4
1
0
3
2
0
2
2
0
4
2
0
价电子对的空间构型即VSEPR模型
：2 价层电子对数目
VSEPR模型：直线
3
平面三角形
4
正四面体
价层电子对数 n与VSEPR模型的立体结构的关系
孤电子对数为0 ， σ键电子对数4 价层电子对数为4
2）VSEPR 模型
3）实际的 立体构型
代表物
电子式
中心原子 σ键电 价层电 孤对电子 子对数 子对数
对数
: : : : :O: :
CO2 VSEP:OR ::模C::型O:：直线形0 分子立体2 构型：直2 线形
H2O VSEHPR:O模:H型：四面体2 分子立2体构型：4V形
CH2O VSEHPR::C模:H型平：面三角0形分子立体3 构平型面：三角3形
:: ::
CH4
VSEPR
H
:
模H 型： C :H正四面体
0
H
NH3
VSEPR 模型： H:N :H四 面
体
1
H
分子立4体构正型四：面4体
分子立体构型：
3 三 角 4锥
利用价层电子对互斥理论时，首 先要根据原子的最外层电子数，判 断中心原子上有没有孤对电子，然 后再根据中心原子结合的原子的数 目，就可以判断分子的空间构型
C6H6
CH3COOH
资料卡片： 形形色色的分子 C60
C20
C40
C70
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
（指导阅读P37）
早年的科学家主要靠对物质的wk.baidu.com观性质进行系统总结得 出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测 定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时 的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某 些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个 化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出 分子的立体结构。
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？
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？
为了探究其原因，发展了许多结构理论。有一 种十分简单的理论叫做价层电子对互斥理论，这 种简单的理论可以用来预测分子的立体结构。
• 1．价层电子对互斥理论(VSEPR)
杂化 轨道数
杂化轨道 间夹角
空间 构型
sp
1s + 1p 2个sp
杂化轨道 180ْ
直线
sp2
sp3
1s + 2p
3个sp2 杂化轨道
120ْ
1s + 3p
4个sp3 杂化轨道
109ْ 28’
正三角形 正四面体
实
例 BeCl2 , C2H2 BF3 , C2H4 CH4 , CCl4
对ABn型的分子或离子、中心原子A的价层电子对 (包括 σ键电子对 和 中心原子上的孤电子对 ) 由 于相互排斥作 用 ， 而 趋 向 尽 可 能 彼 此 远 离 以 减 小 斥力 ，分子尽可能采取 对称 的空间构型。电子 对之间的夹角越大，排斥力 越小 。
1）分子的立体结构是“价层电子对”相互排斥的。结
分析思考：
１、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此 推测：CH４分子的C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？
２、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？
果
2）价层电子对指分子中的中心原子上的电子对， 包括σ键电子对和中心原子上的孤电子。对
价层电子对数 =δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数
• δ键个数 = 与中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对个数 =½ （a-xb)
a: 中心原子的最外层电子数
(对于阳离子：a为中心原子的 最外层电子数减 去离子的电荷数；对于阴离子： a为中心原子 的最外层电子数加上离子的电荷数） 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 (H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）