4.1.2 價層電子對互斥模型 課件高二下學(xué)期蘇教版（2019）選擇性必修2

專題4分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)第一單元

分子的空間結(jié)構(gòu)4.1.2價層電子對互斥模型

（VSEPR模型）1.了解價層電子對互斥模型，能用價層電子對互斥模型預(yù)測簡單分子或離子的空間構(gòu)型。2.了解等電子原理的內(nèi)容。學(xué)習(xí)目標(biāo)

用實(shí)驗(yàn)的方法可以測定分子的空間結(jié)構(gòu)，如紅外光譜、晶體的X射線衍射、核磁共振等。我們也可以用有關(guān)的化學(xué)理論推測分子的空間結(jié)構(gòu)。紅外光譜儀X射線衍射儀固體核磁共振儀

為了解釋和預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，科學(xué)家在歸納了許多已知的分子空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種簡單的理論模型（價層電子對互斥模型），用以預(yù)測簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。一、價層電子對互斥模型(VSEPR)

分子中的價電子對（包括成鍵電子對和孤電子對）由于相互排斥作用，而趨向于盡可能彼此遠(yuǎn)離以減小斥力，分子盡可能采取對稱的空間結(jié)構(gòu)。價電子對數(shù)目=成鍵（σ鍵）電子對數(shù)+孤電子對數(shù)。1、基本要點(diǎn)：2、價電子對分布的幾何構(gòu)型與價電子對數(shù)目關(guān)系價電子對數(shù)目價電子對分布的幾何構(gòu)型2直線形3平面三角形4正四面體

該模型的提出主要考慮價電子對之間的斥力，而分子結(jié)構(gòu)的影響因素往往比較復(fù)雜。因此應(yīng)用該模型預(yù)測的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測定有偏差，也不能說明各分子結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵形成的原因和相對穩(wěn)定性。所以，分子結(jié)構(gòu)的確定最終必須以實(shí)驗(yàn)測定為依據(jù)。雜化軌道類型sp雜化sp2雜化sp3雜化3、ABm型價電子對數(shù)目的計(jì)算方法（1）、由分子的電子式計(jì)算中心原子孤電子對成鍵電子對價層電子對4對H2O的VSEPR模型分子中的中心原子A上的電子對數(shù)目n=成鍵（σ鍵）電子對數(shù)+孤對電子對數(shù)2對（σ鍵）3（σ鍵）+1=4對3對（σ鍵）計(jì)算下列物質(zhì)的中心原子價層電子對數(shù)方法：成鍵電子對數(shù)（σ鍵）=中心原子結(jié)合的原子個數(shù)理解應(yīng)用（2）、ABm型分子中的中心原子A上的電子對數(shù)目n=m+孤對電子對數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)=a中心原子的價層電子數(shù)主族元素=最外層電子數(shù)陽離子=中心原子的價層電子數(shù)-離子的電荷數(shù)陰離子=中心原子的價層電子數(shù)+︱離子的電荷數(shù)︱x與中心原子結(jié)合的原子數(shù)b與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)H=1其他原子=8-該原子的價層電子數(shù)理解應(yīng)用SO42-分子或離子中心原子axb中心原子上的孤電子對數(shù)—21(a–xb)CO2NH3

SO3

C422(4-2×2)÷2＝0N531(5-3×1)÷2＝1S632(6-3×2)÷2＝0S(6+2–4×2)÷2=0842NH4+

N441(5-1–4×1)÷2=0（3）、

中心原子的價電子數(shù)=最外層電子數(shù)；配位原子的價電子數(shù)：①、鹵素原子、氫原子按提供1個價電子數(shù)計(jì)算。②、O、S作為配位原子時按不提供價電子計(jì)算。HF、Cl、Br、IO、S1個1個0個練一練：計(jì)算下列分子或離子的價層電子對數(shù)CH4 BF3 PCl5NH4+SO42-NO24354434、VSEPR模型的應(yīng)用——預(yù)測分子空間結(jié)構(gòu)價層電子對數(shù)233444孤電子對數(shù)010210空間構(gòu)型直線形V形平面三角形V形三角錐形正四面體形認(rèn)真觀察下列表格，分析VSEPR模型與空間構(gòu)型的關(guān)系。1.對于中心原子的價層電子對中若無孤電子對，則分子的空間構(gòu)型與VSEPR模型相同2.若中心原子的價層電子對中有孤電子對，則分子的空間構(gòu)型=VSEPR模型-孤電子對占有的空間。三角錐形四面體NH3H2O四面體V形3.具有相同價電子對數(shù)的分子，中心原子的雜化軌道類型相同，價電子對分布的幾何構(gòu)型也相同。例如，CH4、NH3和H2O分子的價電子對數(shù)都是4，中心原子均采取sp3雜化，價電子對分布的幾何構(gòu)型均為正四面體。分子類型中心原子空間構(gòu)型AB2有孤對電子V型無孤對電子直線形AB3有孤對電子三角錐形無孤對電子平面三角形AB4無孤對電子四面體形理解應(yīng)用1、用價層電子對互斥理論判斷SiCl4分子的幾何構(gòu)型為（

）A.正四面體形B.V形C.三角錐形D.平面三角形2、下列各組分子或離子的空間結(jié)構(gòu)不相似的是（

）A.SO2和O3B.NH4+和CH4C.H3O+和NH3D.CO2和H2O3、磷酸根離子的空間構(gòu)型為______

_，其中P的價層電子對數(shù)為_______、雜化軌道類型為_______。sp3

正四面體形4ADV形（或角形）正四面體形三角錐形直線形V形（或角形）

等電子原理

人們在研究分子結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，CO分子與N2分子結(jié)構(gòu)非常相似，它們的分子中價電子總數(shù)都是10，都形成1個σ鍵和2個π鍵，鍵能都較大。它們的某些物理性質(zhì)也很相似，如熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相近、都難溶于水等。根據(jù)許多類似的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，人們總結(jié)出一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：具有相同價電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。這一原理稱為“等電子原理”。

利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體結(jié)構(gòu)。例如，SiCl4、SiO44－、SO42－的原子數(shù)目和價電子總數(shù)都相等，它們互為等電子體，中心原子都是sp3雜化，都形成正四面體立體結(jié)構(gòu)。

等電子原理在制造新材料等方面也有重要的應(yīng)用

。

如晶體硅

、

鍺是良好的半導(dǎo)體材料

，

它

們

的等電子體磷化鋁（AlP）、砷化鎵（GaAs）也都是良好的半導(dǎo)體材料。拓展視野等電子體書寫規(guī)律N2SO2NH3O3NO2-CN-COC22-H3O+PH3NO+CO2CS2NO2+N2O1.同族元素互換2.相鄰元素左右移3.電子電荷相互換HCNOSCl145667V形（或角形）sp2雜化三角錐形sp3雜化直線形sp雜化理解應(yīng)用

有如下幾種含氮微粒，它們分別是表中各含碳微粒的等電子體，請將序號填入相應(yīng)的空格內(nèi)。A.N2H4B.N2H62+C.NH4+D.NO3－

E.NO2+二、鍵角1、定義：兩個相鄰共價鍵之間的夾角。180°CO2直線形104o30′H2OV形107o18′NH3三角錐形109o28′CH4正四面體

導(dǎo)致NH3、H2O、CH4這3種分子鍵角差異的原因是什么？107o18′104o30′

如果分子中中心原子的雜化軌道上存在孤電子對，由于孤電子對比成鍵電子對更靠近中心原子的原子核，因而價電子對之間的斥力大小順序?yàn)椋汗码娮訉εc孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力。隨著孤電子對數(shù)目的增多，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用增強(qiáng)，使得成鍵電子對與成鍵電子對之間的鍵角也被“壓縮”而減小。2、分子鍵角差異的原因109o28′理解應(yīng)用比較下列分子或離子中的鍵角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：①BF3________NCl3，H2O________CS2。②H2O________NH3________CH4，SO3________