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第2 课时 价层电子对互斥(VSEPR)模型
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
CH4
正四面体形 109°28′
问题：三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥模型，简称VSEPR，可以预测分子的空间结构。还有一种较为复杂的杂化轨道理论模型，可以解释分子的空间结构(下一节讲)。
任务一 价电子对互斥模型（VSEPR模型）
1.价层电子对互斥模型发展史
1940年英国化学家希德威克在总结实验事实的基础上，提出一种简单的理论模型，用以预测简单分子和离子的空间结构。
50年代初加拿大化学家吉来斯必等人又发展了这一理论，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR模型。
任务一 价电子对互斥模型（VSEPR模型）
2.价层电子对互斥模型要点
价层电子对互斥（VSEPR）模型认为：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。VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子的空间结构。
价层电子对
相互排斥
彼此远离
能量最低、最稳定
1.价层电子对数
中心原子的价层电子对数(VP)＝成键σ键电子对数 + 孤电子对数
任务二 中心原子价层电子对数
化学式 电子式 结构式
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
O=C=O
O
H
H
O=C
H
H
成键σ键电子对
孤电子对
价层电子对
任务二 中心原子价层电子对数
2.成键σ键电子对数——化学式确定
成键σ键电子对数=与中心原子结合的配体原子数
中心原子
配体原子
----处于“中心”的原子
----与中心原子结合(周围)的原子
注：多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对。
分子 中心原子 σ键电子对数
H2O O
NH3 N
SO3 S
NH4+ N
NO3- N
2
3
3
4
3
任务二 中心原子价层电子对数
3.孤电子对数
1）根据电子式直接确定
NH3
×(5-3×1)＝1
2
1
H2O
×(6-2×1)＝2
2
1
2）根据公式计算确定
孤电子对数=
2
—
1
(a-xb)
与中心原子结合的原子数
与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
中心原子的价电子数
主族元素：a＝
对于离子：a＝
价电子数－电荷数
价电子数(最外层电子数)
H：b=1
其他原子b=
8﹣价电子数
任务二 中心原子价层电子对数
3.孤电子对数
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
CO2
CO32-
NH4+
H3O+
SO32-
计算中心原子上的孤电子对数= 1/2(a-χb)
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
注意：对于离子团，所带电荷数计入中心原子的价层电子中。
即： a = 价电子数-电荷数
C
N
4-(-2)=6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
5-1=4
4
1
(4-4×1)÷2＝0
O
6-1=5
3
1
(5-3×1)÷2＝1
S
3
2
(8-3×2)÷2＝1
6-(-2)=8
价电子数
结合的原子个数
结合原子最多所能接受的电子数
任务三 根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型
1.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
价层电子对数：2
价层电子对数：3
价层电子对数：4
价层电子对数：5
价层电子对数：6
直线形
平面三角形
正四面体形
三角双锥形
八面体形
任务三 根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型
2.中心原子无孤电子对的分子或离子
分子 或离子 σ键 电子数 孤电子对数 VSEPR模型 VSEPR 模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构
CO2
CH4
2
3
4
0
0
0
直线形
平面三角形
正四面体形
直线形
平面三角形
正四面体形
任务三 根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型
3.中心原子有孤电子对的分子或离子
分子 或离子 σ键 电子数 孤电子对数 VSEPR模型 VSEPR 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
NH3
H2O
SO2
2
2
2
1
1
3
四面体形
V形
V形
四面体形
平面三角形
三角锥形
任务三 根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型
4.ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价电子对数 VSEPR 模型 成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布模型 立体结构 实 例
2
3
4
直线形
2 0 AB2
直线形
3 0 AB3
平面
三角形
2 1 AB2
V形
O3 SO2
平面
三角形
BF3、BCl3、
SO3
CO2、BeCl2
正四面体
正四
面体
三角
锥形
V形
H2O
4 0 AB4
3 1 AB3
2 2 AB2
NH3、NF3
CH4、CCl4
注意：多中心原子的分子，中心原子孤电子对的计算公式不适合。
问题：C2H2、C2H4、C2H6、苯分子中碳原子的空间构型如何？
补充
问题：实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°，为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？
成键电子对相互排斥
一对孤电子对对成键电子对排斥
两对孤电子对对成键电子对排斥
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。
109°28′
107°
105°
补充
问题：同为三角锥形结构，键角NH3>PH3 而NH3>NF3？H2O和H2S都是V形结构，但键角：H2O>H2S？从电负性的角度分析原因。
中心原子的电负性越大，成键电子对更靠近中心原子，成键电子对之间斥力增大，所以键角增大。
配位原子的电负性越大，成键电子对远离中心原子，成键电子对之间斥力减小，所以键角减小。
补充

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