價(jià)層電子對(duì)互斥模型 高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)2.1.1分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定與多樣性價(jià)層電子對(duì)互斥模型1.了解分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法。2.認(rèn)識(shí)共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。3.理解價(jià)層電子對(duì)互斥理論的含義。4.能根據(jù)有關(guān)理論判斷簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)目標(biāo)思考1、同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間構(gòu)型卻不同,同為四原子分子，CH2O與NH3分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同為什么？一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定早年科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測(cè)，現(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射以及質(zhì)譜儀等紅外光譜儀晶體X射線衍射儀1、紅外光譜在測(cè)定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用(1)紅外光譜工作原理分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。當(dāng)一束紅外線透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動(dòng)方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息(2)紅外光譜儀原理示意圖(3)作用可以初步判斷有機(jī)物中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)測(cè)分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀→吸收峰→分析官能團(tuán)、化學(xué)鍵。2、質(zhì)譜法在測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量中的應(yīng)用(1)質(zhì)譜儀的工作原理用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。分子離子、碎片離子各自具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速后，通過(guò)狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量質(zhì)譜儀(2)質(zhì)荷比分子離子、碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值。用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量，在質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的數(shù)據(jù)代表所測(cè)物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。如：由圖可知，樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量為46紅外光譜儀質(zhì)譜儀晶體X射線衍射儀測(cè)定化學(xué)鍵或官能團(tuán)測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定鍵長(zhǎng)，鍵角等1、可以準(zhǔn)確判斷有機(jī)物分子中含有哪些官能團(tuán)的分析方法是()A．核磁共振氫譜B．質(zhì)譜C．紅外光譜D．紫外光譜2、某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子多少有關(guān))，則該有機(jī)物可能()A．CH3OHB．C3H8C．C2H4 D．CH4C

練一練D

2、為什么分子會(huì)呈現(xiàn)不同的空間結(jié)構(gòu)？如何預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)呢？思考二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)單原子分子(稀有氣體分子)不存在空間結(jié)構(gòu)、雙原子分子直線形，多原子(至少三個(gè)原子構(gòu)成)分子中存在原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，即所謂“分子的空間結(jié)構(gòu)”1、雙原子分子(直線形)O2HCl直線形鍵角：180°在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀2、三原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CO2

H2O

O:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直線形V形105°3、四原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH2O

NH3

H:CO:::::HH:NH:::H120°107°平面三角形三角錐形四原子分子其他立體構(gòu)型（直線形、正四面體形）C2H2

直線形180°P4正四面體形60°BF3平面正三角形

120°4、五原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH4

CCl4109°28'正四面體形H:CH:::HHCl:CCl:::ClCl109°28'正四面體形5、其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】①分子的立體構(gòu)型與鍵角的關(guān)系分子類型鍵角立體構(gòu)型實(shí)例(常見(jiàn))AB2180°直線形CO2、BeCl2、HCN、C2H2、CS2<180°V形H2O、H2S、SO2AB3120°平面三角形BF3、BCl3、SO3、HCHO<120°三角錐形NH3、NX3、H3O＋、PH3、PX3AB4109°28′正四面體形CH4、NH4+、CCl4、SiH4、SiX4其他角度四面體形CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3記住常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)，可類推出同類別物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。②分子空間結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】a.S8像頂皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下，盡管也可以存在，卻不如皇冠式穩(wěn)定。S—S鍵的鍵角為108°，8個(gè)S原子形成兩層，每層4個(gè)S原子。1個(gè)S8分子中有S—S鍵8根b.C6H12椅式比船式穩(wěn)定。1.下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是(

)A．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型：

B．H2O的空間結(jié)構(gòu)模型：

C．NH3的空間結(jié)構(gòu)模型：

D．CH4的空間結(jié)構(gòu)模型：

D練一練2.(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個(gè)H—S的夾角接近90°，說(shuō)明H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______。(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C==S的夾角是180°，說(shuō)明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______。(3)能說(shuō)明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是__________(填字母)。a．兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28′b．C—H為極性共價(jià)鍵c．4個(gè)C—H的鍵能、鍵長(zhǎng)都相等d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)

V形

直線形

ad

練一練三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果1、價(jià)層電子對(duì)互斥理論的基本內(nèi)容(1)對(duì)ABn型的分子或離子，中心原子A的價(jià)層電子對(duì)(包括成鍵的σ鍵電子對(duì)和未成鍵的孤電子對(duì))之間由于存在排斥力，將使分子的空間結(jié)構(gòu)總是采取電子對(duì)相互排斥最弱的那種結(jié)構(gòu)，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩(wěn)定(平衡之道)(2)分子中的價(jià)層電子對(duì)由于斥力作用，而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離以減小排斥力，分子盡可能采取對(duì)稱的空間構(gòu)型(3)電子對(duì)之間的夾角越大，相互之間的斥力越小【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】①中心原子：分子或離子中原子數(shù)目最少的原子(或與之成鍵的原子)②中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)③價(jià)層電子對(duì)在球面上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí)，排斥力最小，體系的能量最低④成鍵電子對(duì)：價(jià)電子中參與成鍵的電子對(duì)(即：σ鍵電子對(duì))

未成鍵電子對(duì)：價(jià)電子中未參與成鍵的電子對(duì)(即：孤電子對(duì))2、中心原子上價(jià)層電子對(duì)的計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)(1)方法1

①σ鍵電子對(duì)數(shù)的計(jì)算：由分子式確定，即中心原子形成幾個(gè)σ鍵，就有幾對(duì)σ鍵電子對(duì)(多重鍵只計(jì)其中的σ鍵電子對(duì)，不計(jì)π電子對(duì)。)如：H2O分子中，O有2對(duì)σ鍵電子對(duì)，NH3分子中，N有3對(duì)σ鍵電子對(duì)，即：ABn型的分子或離子就有n個(gè)σ鍵②中心原子上的孤電子對(duì)的計(jì)算：中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝1/2(a－xb)a．a(chǎn)表示中心原子的價(jià)電子數(shù)對(duì)于主族元素：a＝原子的最外層電子數(shù)對(duì)于陽(yáng)離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)－離子的電荷數(shù)對(duì)于陰離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)＋離子的電荷數(shù)(絕對(duì)值)b．x表示與中心原子結(jié)合的原子數(shù)c．b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其他原子＝8－該原子的價(jià)電子數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)=中心原子結(jié)合的原子數(shù)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=（a-xb）化學(xué)式中心原子axb

價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子

孤電子對(duì)數(shù)H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH4一些分子或離子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)OSNCSSPPC233246534665466554121211111434256544201010010化學(xué)式中心原子axb

價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子

孤電子對(duì)數(shù)HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－CO32－CSNBOSiCNS2223344444653644561、3211111、1122343444

44012010000C34230(2)方法2①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：與中心原子結(jié)合的原子②若是離子，則應(yīng)加上或減去與離子所帶的電荷數(shù)，即：陰加陽(yáng)減③氧、硫原子若為配位原子，則其化合價(jià)規(guī)定為"零”，若為中心原子，則價(jià)電子數(shù)為6分子或離子中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)SO2S21NH4+N40CO32－C303、以S和P為例，說(shuō)明如何根據(jù)主族元素在周期表中的位置確定它的價(jià)電子數(shù)4、以N和Cl為例，說(shuō)明如何根據(jù)主族元素在周期表中的位置確定它最多能接受的電子數(shù)。S的價(jià)電子數(shù)是6，P的價(jià)電子數(shù)是5N最多能接受的電子數(shù)是3，Cl最多能接受的電子數(shù)1思考3、價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體方法價(jià)層電子對(duì)數(shù)目23456價(jià)層電子對(duì)互斥模型直線平面三角形正四面體三角雙錐正八面體注意：孤對(duì)電子的存在會(huì)改變鍵合電子對(duì)的分布方向，從而改變化合物的鍵角(1)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟①計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)【注意】有幾對(duì)孤對(duì)電子，在VSEPR模型的基礎(chǔ)上就要減去幾根鍵，才能得到真實(shí)的空間結(jié)構(gòu)實(shí)例σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)電子對(duì)的排列方式VSEPR模型分子的立體構(gòu)型BeCl2、CO2BF3、BCl3

SO2、SnBr2

、PbCl2NH4＋、SO42-、CH4、CCl4

NH3、PCl3SO32-H3O+H2O232432001012234直線形平面三角形四面體形直線形平面三角形V形正四面體形三角錐形V形常見(jiàn)分子或離子的空間構(gòu)型【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】①若ABn型分子中，A與B之間通過(guò)兩對(duì)或三對(duì)電子(即通過(guò)雙鍵或三鍵)結(jié)合而成，則價(jià)層電子對(duì)互斥理論把雙鍵或三鍵作為一對(duì)電子對(duì)看待②價(jià)層電子對(duì)互斥構(gòu)型是價(jià)層電子對(duì)的立體構(gòu)型，而分子的立體構(gòu)型指的是成鍵電子對(duì)的立體構(gòu)型，不包括孤電子對(duì)。兩者是否一致取決于中心原子上有無(wú)孤電子對(duì)(未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì))，當(dāng)中心原子上無(wú)孤電子對(duì)時(shí)，兩者的構(gòu)型一致；當(dāng)中心原子上有孤電子對(duì)時(shí)，兩者的構(gòu)型不一致③價(jià)層電子對(duì)互斥模型不能用于預(yù)測(cè)以過(guò)渡金屬為中心原子的分子④價(jià)層電子對(duì)之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對(duì)－孤電子對(duì)＞孤電子對(duì)－成鍵電子對(duì)＞成鍵電子對(duì)－成鍵電子對(duì)。隨著孤電子對(duì)數(shù)目的增多，成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力減小，鍵角也減小(夾角越小，斥力越大)，如：CH4、NH3和H2O分子中的鍵角依次減小。⑤由于三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子多，所以斥力大小順序：三鍵＞雙鍵＞單鍵。⑥由于孤電子對(duì)有較大斥力，含孤電子對(duì)的分子的實(shí)測(cè)鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預(yù)測(cè)值⑦常見(jiàn)的分子立體構(gòu)型：直線形、V形、平面三角形、三角錐形、四面體形等【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】5、H2O、NH3的鍵角分別是105°、107°，請(qǐng)解釋原因。思考H2O、NH3的價(jià)層電子對(duì)均為4，H2O、NH3的的孤電子對(duì)分別為2、1，分子中電子對(duì)之間的斥力大小順序