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1、 第第二二节节分分子子的的立立体体结结构构一价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质共价键共价键键键键键键参数键参数键能键能键长键长键角键角衡量化学键稳定性衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素描述分子的立体结构的重要因素成键方式成键方式“头碰头头碰头”,呈轴对称。呈轴对称。成键方式成键方式“肩并肩肩并肩”,呈镜像对称。呈镜像对称。【回顾】【回顾】【阅读】【阅读】P4142一、分子结构的测定一、分子结构的测定1 1分子结构的确定分子结构的确定红外光谱红外光谱法法读谱：该有机物分子中有3种不同的化学键确定化学键或官能团确定化学键或官能团，一、分子结构的
2、测定一、分子结构的测定2 2相对分子质量的确定相对分子质量的确定质谱法质谱法读谱：横坐标相对分子质量最大质荷比确定相对分子质量确定相对分子质量形形色色的分子形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70形形色色的分子形形色色的分子更稳定更稳定1、三原子分子、三原子分子直线形直线形V形形105二、多样的分子空间结构二、多样的分子空间结构直线型或直线型或V（角）型（角）型三角锥形三角锥形107平面三角形平面三角形2、四原子分子、四原子分子平面三角形或三角锥形平面三角形或三角锥形3、五原子
3、分子、五原子分子正正四面体形四面体形10928如何判断空间构型？如何判断空间构型？最常见的是四面体型最常见的是四面体型CH4 1.1.要点：要点：分子或离子的空间构型决定于中心原子周围分子或离子的空间构型决定于中心原子周围的的价层电子对数价层电子对数。通常采取对称结构。通常采取对称结构。价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的斥力斥力最小。最小。价层电子对价层电子对是指分子中的中心原子的电子对是指分子中的中心原子的电子对包括：包括：键电子对和中心原子上的孤电子对键电子对和中心原子上的孤电子对三、价层电子对互斥模型三、价层电子对互斥模型（ABn）中心中心原子原
4、子键电子对键电子对由分子式确定。中心由分子式确定。中心原子形成几个原子形成几个键，就有几对键，就有几对键电子对。键电子对。2.2.推断分子或离子空间构型的步骤：推断分子或离子空间构型的步骤：（1 1）确定中心原子价层电子对数）确定中心原子价层电子对数（ABn）价层电子对数价层电子对数 =键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对 如：如：H2O的中心原子为的中心原子为O，O有两对有两对O-H 键键对；对；NH3的中心原子为的中心原子为N，N有有3对对N-H 键对。键对。注：多重键只计算注：多重键只计算键键表示表示与中心原子结合的原子与中心原子结合的原子最多最多能接受的电子数能接
5、受的电子数，氢为氢为1，其他原子等于其他原子等于“8该原子的价电子数该原子的价电子数”中心中心原子上的孤电子对的确定原子上的孤电子对的确定 中心中心原子上的孤电子对数原子上的孤电子对数=12(axb)a a：对于主族元素来说，对于主族元素来说，a=a=原子的最外层电子数原子的最外层电子数对于对于阳阳离子来说，离子来说，a=a=原子的最外层电子数原子的最外层电子数离子电荷数离子电荷数对于对于阴阴离子来说，离子来说，a=a=原子的最外层电子数原子的最外层电子数+离子电荷数离子电荷数表示表示中心原子中心原子的的价电子数价电子数表示表示中心原子结合中心原子结合的的原子数原子数(n)如：如：分子分子或离
6、或离子子中心中心原子原子键电键电子对子对数数axb中心原子上中心原子上孤电子对数孤电子对数价层电子价层电子对数对数CO2SO2CO32-NH4+CH4H2ONH312(axb)如：如：分子分子或离或离子子中心中心原子原子键电键电子对子对数数axb中心原子上中心原子上孤电子对数孤电子对数价层电子价层电子对数对数CO2SO2CO32-NH4+CH4H2ONH3CSCNCON2234423466446522344232221111010002112(axb)2334444分子分子或离或离子子中心中心原子原子键键电子电子对数对数axb中心原子中心原子上孤电子上孤电子对数对数价层电价层电子对数子对数VS
7、EPR模型模型名称名称CO2C242202SO2S262213CO32-C343203NH4+N454104CH4C444104H2OO262124NH3N353114直线型直线型平面平面正正三角形三角形平面正三角形平面正三角形正四面体型正四面体型正四面体型正四面体型正四面体型正四面体型正四面体型正四面体型（2）根据）根据价层电子对数确定价层电子对数确定VSEPR模型模型（ABn）价层电子对数价层电子对数 2 3 4 5 6 VSEPR模型模型 直线直线 平面三角平面三角 四面体四面体 三角双锥三角双锥 八面体八面体(说明说明)ABn 型分型分子的子的几何构型几何构型取决于中心取决于中心A的价
8、层中的价层中电子对的排斥作用电子对的排斥作用,分子的构型分子的构型总是采取电子对排斥力总是采取电子对排斥力平衡的形式。平衡的形式。根据中心原子价层电子对数，找到相应根据中心原子价层电子对数，找到相应电子对的排布，这种电子对的排布，这种排布方式排布方式可使电子对之间的斥力可使电子对之间的斥力最小。最小。价层电子对数价层电子对数 2 3 4 5 6 VSEPR模型模型 直线直线 平面三角平面三角 四面体四面体 三角双锥三角双锥 八面体八面体（3）根据）根据VSEPR模型和是否有孤对电子确定分模型和是否有孤对电子确定分子空间构型（子空间构型（ABn）分子或分子或离子离子中中心心原原子子键键电子电子对
9、数对数axb中心原子中心原子上孤电子上孤电子对数对数价层价层电子电子对数对数VSEPR模型模型名称名称分子或离子的立体分子或离子的立体构型构型CO2C 24 2 2 02直线型直线型SO2S 26 2 2 13平面三角形平面三角形CO32-C 34 3 2 03平面三角形平面三角形NH4+N 45 4 1 04正四面体型正四面体型CH4C 44 4 1 04正四面体型正四面体型H2OO 26 2 1 24正四面体型正四面体型NH3N 35 3 1 14正四面体型正四面体型直线形直线形V形形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形正四面体正四面体形形V形形三角锥形三角锥形 分子构型与分子构型与V
10、SEPR构型的关系构型的关系 若若配体的个数配体的个数 n（键数）键数）和和价层电子对价层电子对数数 m 相一致，则分子构型和相一致，则分子构型和VSEPR构型一致构型一致。这时，各电子对均为成键电子对。这时，各电子对均为成键电子对。当当配体数配体数n（键数键数）小于小于价层电子对数价层电子对数 m 时，一部分电子对属于成键电子对，其数目时，一部分电子对属于成键电子对，其数目等于等于 n，另一部分电子对为，另一部分电子对为孤电子对孤电子对，其数目，其数目等于等于mn。确定出孤对电子的位置，分子构确定出孤对电子的位置，分子构型才能确定。型才能确定。小结小结:（ABn）型分子空间构型的确定）型分子
11、空间构型的确定1 1、确定中心原子、确定中心原子价层电子对数价层电子对数键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对孤电子对数孤电子对数=12(axb)2、根据、根据价层电子对数确定价层电子对数确定VSEPR模型模型 3、根据、根据VSEPR模型和是否模型和是否有孤对电子有孤对电子确定确定分子空间构型分子空间构型 VSEPR模型模型分子空间构型分子空间构型 价层电子对数价层电子对数中心原子上孤电子中心原子上孤电子对数对数四、孤电子对对分子中键角的影响四、孤电子对对分子中键角的影响价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对孤电子对与成键电子对孤电子对与孤电子对孤电
12、子对与成键电子对成键电子对与成键电子对。成键电子对与成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。如：如：H2O、NH3的的VSEPR模型中键角为模型中键角为10928，实际，实际H2O中中为为105、NH3中中为为107；NO2-中中为为115。三、价层电子对互斥模型三、价层电子对互斥模型（ABn）1、中中心心原原子子上上的的价价电电子子都都用用于于形形成成共共价价键键（无孤对电子无孤对电子）。）。如如CO2、CH2O、CH4等等分分子子中中的的碳碳原原子子，它它们们的的立立体体结结构构可可用用中中心心原原子子周周围围的的原原子子数数n来来预预测测，概
13、概括括如下：如下：ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 直线形直线形 CO2 n=3 平面三角形平面三角形 CH2O n=4 正四面体形正四面体形 CH4分子分子CO2CH2OCH4电子式电子式结构式结构式中心原子中心原子有无有无孤对电子孤对电子空间结构空间结构O C O:H C H:HHO=C=OH-C-H=OH-C-H-HH无无无无无无直线形直线形 平面平面三角形三角形 正正四面体四面体:H C H:O:2 2、中中心心原原子子上上有有孤孤对对电电子子(未未用用于于形形成成共共价价键的电子对键的电子对)的分子。的分子。如如H2O和和NH3，中中心心原原子子上上的的孤孤对对电电子子也也
14、要要占占据中心原子周围的空间据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。，并参与互相排斥。H2O和和NH3的的中中心心原原子子分分别别有有2对对和和l对对孤孤对对电电子子，跟跟中中心心原原子子周周围围的的键键加加起起来来都都是是4，它它们们相相互互排排斥斥，VSEPRVSEPR构构构构型型型型都都都都是是是是四四面面体体，分分子子的的空空间间构构型型是是去去掉掉孤孤电电子子对对，分分别别为为H2O分分子子呈呈V形形，NH3分分子子呈呈三三角角锥锥形。形。另：对于分子中有双键、叁键等多重键时，使另：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。电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。或者说或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包括不包括键电子键电子。