化学人教版（2019）选择性必修2 2.2.1分子空间构型（共32张ppt）

(共32张PPT)
价层电子互斥理论
第二章，分子构型
2
1
本节重点
价层电子对互斥模型
VSEPR模型判定
本节难点
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？
1940年，希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。
这种理论模型后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR
中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
σ键电子对数的计算
价层电子对互斥模型
价层电子对的计算
由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对
NH3
N有 对σ键电子对
H2O
O有 对σ键电子对
2
3
若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待
中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
价层电子对互斥模型
价层电子对的计算
中心原子上的孤电子对数的计算
中心原子上的孤电子对数＝
1
2
(a-xb)
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＝ 。
x表示与 结合的原子数。
a表示中心原子的价电子数；
对主族元素：a＝ ；
对于阳离子：a＝ ；
对于阴离子：a＝ 。
最外层电子数
价电子数－离子所带电荷数
价电子数＋离子所带电荷数
中心原子
8－该原子的价电子数
中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
中心原子上的孤电子对数的计算
价层电子对互斥模型
价层电子对的计算
中心原子上的孤电子对数＝
1
2
(a-xb)
例如：SO2的中心原子为S，S的价电子数为___(即S的最外层电子数为___)，则a＝___；与中心原子S结合的O的个数为___，则x＝___；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为___，则b＝___。所以，SO2 中的中心原子S上的孤电子对数为___
6
6
6
2
2
2
2
1
价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
直线形
平面三角形
正四面体形
价层电子对互斥模型
价层电子对数目
2
3
4
VSEPR模型
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
CO2
SO2
CO
NH
+
4
C
4+2＝6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
N
5-1＝4
4
1
(4-4×1)÷2＝0
【例1】计算中心原子上的孤电子对数
2-
3
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
S
6
2
2
(6-2×2)÷2＝1
价层电子对互斥模型
VSEPR模型的应用——预测分子空间结构
孤电子对
中心原子不含孤电子对
由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的 ，便可得到分子的空间结构。
分子 或离子 σ键电子 对数 孤电子 对数 VSEPR模型及名称 分子(或离子)的
空间结构及名称
CO2
CO32-
CH4
2
0
3
0
4
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
分子 或离子 价层电子 对数 孤电子 对数 VSEPR模型及名称 分子的空间
结构及名称
NH3
H2O
SO2
1
4
2
3
1
4
价层电子对互斥模型
VSEPR模型的应用——预测分子空间结构
中心原子含孤电子对
四面体形
四面体形
平面三角形
三角锥形
V形
V形
σ键电子对数 孤电子对数 空间结构







【例1】用价层电子对互斥模型完成下列问题(点“·”的原子为中心原子)。
2 2 V形
3 0 平面三角形
3 1 三角锥形
2 1 V形
4 0 正四面体形
2 2 V形
2 2 V形
2
1
本节重点
本节难点
杂化轨道理论简介
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。根据价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。
这是为什么呢？
莱纳斯·卡尔·鲍林
为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
杂化轨道理论简介
杂化轨道的含义
在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
能量相近
原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道
数目不变
形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等且杂化轨道的能量相同
(变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加)
杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，成键时根据最大重叠原理，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。
杂化轨道理论四要点
回顾所学内容，判断下列语句正误
问题1
发生轨道杂化的原子一定是中心原子(　　)
原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的(　　)
问题2
只有能量相近的轨道才能杂化(　　)
问题3
杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键(　　)
问题4
杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键(　　)
问题5
方法一：根据杂化轨道数目判断
杂化轨道数目 2 3 4
杂化类型 sp sp2 sp3
判断中心原子杂化轨道类型的三种方法
杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键。
杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
杂化轨道的类型
sp3杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有___和______的成分，sp3杂化轨道间的夹角为 ，空间结构为正四面体形
sp3杂化轨道——正四面体形
1个
3个
109°28′
s
Sp3杂化
109°28′
s
p
p
p
sp3
1/4s
3/4 p
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
杂化轨道的类型
sp2杂化轨道——平面三角形
sp2杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有____和____成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形
1个
2个
1/3s
2/3p
s
sp2杂化
120°
120°
120°
s
p
p
p
p
sp2
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
杂化轨道的类型
sp杂化——直线形
sp杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有____和____的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形
1个
1个
1/2s
1/2p
sp杂化
s
p
p
p
sp
p
p
180℃
物质 价层电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型
CO2
CH2O
CH4
SO2
NH3
H2O
【例1】回顾所学内容，认真填写下表：
2 2 sp
3 3 sp2
4 4 sp3
3 3 sp2
4 4 sp3
4 4 sp3
C
B
C
A
A
A
D
C
A
C
V型
sp3