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第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第二课时 价层电子对互斥(VSEPR models)模型
C
H
H
H
H
··
··
··
··
空间结构：正四面体形 键角：109°28′
为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？
任务 制作气球模型
“气球空间互斥”类比“电子对互斥”
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间构型却不同
思考与讨论
CO2是直线型，而H2O是“V”型。
观察思考
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间结构也不同，什么原因？
电子对数
电子对互斥
气球空间互斥
空间结构
2
3
4
直线形
平面三角形
正四面体形
化学式 电子式 分子的空间结构模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
结论：由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关。
3.价层电子对互斥模型
(1)理论要点
分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。
σ键电子对和孤对电子对
排斥力最小
分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果
分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对
价层电子对
相互排斥
彼此远离
能量最低、最稳定
思考讨论
计算价层电子对数
利用价层电子对互斥理论，可以对分子或离子的结构做出比较精确的预测。但前提是，要算出分子的中心原子的价层电子对的个数。
3、中心原子价层电子对的确定方法
价层电子对== σ键电子对 + 中心原子上的孤电子对
(1)σ键电子对可从分子式来确定。ABn型分子，A为中心原子，B为周围与A用共价键结合的原子。n为结合的数量，也等于A与B之间结合的σ键个数，即σ键电子对的数量。即σ键电子对数=中心原子结合的原子数。
例如：H2O中O的σ键电子对数是2；NH3 中的σ键电子对数是3。
多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对
σ键电子对数 ＝ 结合原子数
计算价层电子对数
方法一：根据电子式直接确定
计算中心原子上的孤电子对数
其中：a为中心原子的价电子数, 对主族元素，a=最外层电子数；对于阳离子，a=价电子数-离子电荷数；对于阴离子，a=价电子数+|离子电荷数|。
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＝ 8－该原子的价电子数。如：O为2、N为3
(2)中心原子上的孤电子对数 =
—
2
1
(a – xb)
方法一：根据电子式直接确定
CH4
×(4-4×1)＝0
NH3
×(5-3×1)＝1
H2O
×(6-2×1)＝2
方法二：公式计算中心原子上的孤电子对数＝ (a xb)
2
1
2
1
2
1
2
1
计算中心原子上的孤电子对数
(2)中心原子价层电子对数的计算
①σ键的电子对可由化学式确定。
②a表示中心原子的价电子数。
x表示与中心原子结合的原子数。
b表示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=8-该原子的价电子数。
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
H2O O
SO2 S
NH4+ N
CO32- C
6
1
5-1=4
0
4+2=6
0
2
2
4
1
3
2
孤电子对的计算
6
2
2
1
= （a-xb)
a: 对于原子：为中心原子的最外层电子数
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
计算价层电子对数=中心原子的σ键电子对数+孤电子对数
代表物 中心原子结合的原子数 σ键 电子对数 孤电子对数 价层电子对数
H2O
NH3
CH4
2
3
4
2
2
4
3
1
4
4
0
4
—
2
1
(a – xb)
思考讨论
得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤电子对，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。再讨论空间构型时应略去孤电子对，才是该分子的实际空间构型。
例如：CH4、NH3、H2O
中心原子都是4对价层电子对，它们相互排斥，VSEPR模型都是四面体，但CH4孤电子对为0，正四面体NH3孤电子对为1，三角锥形H2O孤电子对为2，V形
价层电子对数
含孤电子对VSEPR模型
略去孤电子对数
价层电子对互斥理论
分子或离子的空间结构
【小结】VSEPR模型预测分子空间结构的步骤
分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 VSEPR理想模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称
CO2 0
SO2 1
CO 0
NH 0
2-
3
+
4
0+2＝2
1+2＝3
0+3＝3
0+4＝4
直线形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面体形
直线形
V形
平面
三角形
正四
面体形
确定
孤电子对数
确定价层
电子对数
VSEPR
理想模型
分子的
空间结构
1.电子式
2.计算 (a-xb)
价层电子对数＝
成键电子对数＋孤电子对数
价层电子对数 VSEPR
理想模型
2 直线形
3 平面三角形
4 正四面体形
略去
孤电子对
2
1
【微思考】根据价层电子对互斥模型得到的VSEPR模型,就是分子的实际空间结构吗
提示 不完全是。VSEPR模型是按分子中价层电子对数进行判断的,但是有些分子中的部分价层电子对未形成化学键(孤电子对),而分子的空间结构是忽略孤电子对后的形状。
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子
素养脉络
课堂练习
1. 下列分子或离子中含有孤电子对的是（ ）
A. NH4+
B. CH4
C. SiH4
D. PH3
D
课堂练习
2. 下列物质的空间结构与NH3相同的是（ ）
A. H3O+
B. CH4
C. H2O
D. CO2
A
本 课 结 束
再见！

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