資源簡介

(共23張PPT)
價電子對互斥理論
第2章 微粒間相互作用與物質性質
1.了解價層電子對互斥理論，通過對價層電子對互斥模型的探究，建立判斷分子空間結構的思維模型。
為什么同為三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空間結構卻不同？
雜化軌道理論可以解釋分子的空間結構
但對未知分子的空間結構如何預測性？
1940年，希吉維克和坡維爾在總結實驗事實的基礎上提出了一種簡單的理論模型，用以預測簡單分子或離子的立體結構。
這種理論模型后經吉列斯比和尼霍爾姆在20世紀50年代加以發展，定名為價層電子對互斥模型，簡稱VSEPR。
一、價電子對互斥理論
分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4電子式的中心原子價電子層電子的成鍵情況。
價層電子對
成鍵電子對
成鍵電子對
孤電子對
孤電子對
n(價電子對數)＝成鍵電子對數+孤電子對數
分子中的中心原子的價電子對——成鍵電子對（bp)和孤電子對（Ip)由于相互排斥作用，處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠離。
一種比較簡單的理論，可用來預測分子或離子的空間結構
價層電子對
相互排斥
彼此遠離
能量最低、最穩定
一、價電子對互斥理論
對ABn型的分子或離子，分子中的中心原子的價電子對——成鍵電子對（bp)和孤電子對（Ip)由于相互排斥作用，處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠離。
排斥力最小
A
一、價電子對互斥理論
對ABn型的分子或離子，分子中的中心原子的價電子對——成鍵電子對（bp)和孤電子對（Ip)由于相互排斥作用，處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠離。
n(價電子對數)＝成鍵電子對數+孤電子對數
推測分子的空間結構方法
先分析分子中的中心原子的價電子對存在幾個空間取向，再讓這幾個空間取向盡量彼此遠離。
（1）兩個原子間的成鍵電子不論是單鍵還是多重鍵，都看作一個空間取向；
（2）一對孤電子對可看作一個空間取向。
vp=2
vp=3
vp=4
vp=5
vp=6
直線形 平面三角形 正四面體 三角雙錐 正八面體
sp3雜化軌道
sp2雜化軌道
sp雜化軌道
sp3d雜化軌道
sp3d2雜化軌道
價層電子對數的計算
n(價電子對數)＝成鍵電子對數+孤電子對數
σ鍵電子對可從分子式來確定（ABn型）
A——中心原子，
B——與A結合的原子
n——與A結合的原子數
例如：H2O中O的σ鍵電子對數是______；
NH3 中的σ鍵電子對數是________。
2
3
1、CO2中O的σ鍵電子對數是______；
2、SO3中O的σ鍵電子對數是______；
3、H3O+中O的σ鍵電子對數是______；
4、NH4+ 中的σ鍵電子對數是________。
2
3
3
4
中心原子孤電子對數的確定方法
中心原子上的孤電子對數，可以通過寫出該分子或離子的電子式來確定
中心原子上的
孤電子對數
0對
1對
2對
中心原子孤電子對數的確定方法
中心原子上的孤電子對數，也可以利用如下公式來計算：
2
中心原子的價電子數—其他原子的未成對電子數之和
孤電子對數=
例如，H2O的中心原子為O原子，其價電子數為6，H原子的未成對電子數為1，可知：
氧原子上的孤電子對數= =2
2
6-1×2
中心原子的價電子數=主族序數
分子或離子
中心原子
a
x
b
中心原子上的
孤電子對數
—
2
1
(a – xb)
CO2
NH3
SO3
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
N
5
3
1
(5-3×1)÷2＝1
S
6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
中心原子的價電子數=主族序數
其他原子的未成對電子數之和
成鍵電子對和孤對電子對會影響分子的空間構型
二、根據VSEPR模型預測分子結構
價層電子對數
含孤電子對VSEPR模型
略去孤電子對數
價層電子對互斥理論
分子或離子的空間結構
計算
找理論模型
略去孤電子對
中心原子不含孤電子對
分子或離子 σ鍵電子對數 中心原子上的孤電子對數 中心原子上的價層電子對數 VSEPR模型及其名稱 分子或離子的
空間結構名稱
CO2
BF3
NH4+
0
0+2=2
2
直線形
直線形
0
0+3=3
3
平面
三角形
平面
三角形
0
0+4=4
4
正四面體形
正四面體形
H2O
NH3
含孤電子對的VSEPR模型
分子的空間結構模型
V形
三角錐形
中心原子含孤電子對
略去孤電子對
對于乙醇和乙酸這樣看似更加復雜的分子，同樣可以用“價電子對相互排斥而盡量遠離”的原則快捷地判斷它們的分子結構
乙烯
乙醇
乙酸
n(C)=3
n(O)=4
n(羥基O)=4
n(C)=4
n(羧基C)=3
n(甲基C)=4
乙醇
乙酸
n(O)=4
n(羥基O)=4
n(C)=4
n(羧基C)=3
n(甲基C)=4
在乙酸分子中，羧基上的碳原子的價電子對均為成鍵電子對，C=O 上的成鍵電子對僅有一個空間取向，因此碳原子的價電子對共有三個空間取向，相互排斥而遠離，因此 C—C—O 部分呈三角形。
在乙醇分子中，羥基上的氧原子有兩對成鍵電子對和兩對孤電子對，價電子對共有四個空間取向；氧原子價電子對相互排斥而遠離，呈四面體形，因此 C—O—H 呈角形。
【思考】實驗測得NH3的鍵角為107°，H2O的鍵角為105°，為什么NH3和H2O的鍵角均小于109°28′？
CH4分子中的C原子沒有孤電子對，NH3分子中N原子上有1對孤電子對，H2O分子中O原子上有2對孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用增大，故鍵角減小。
電子對之間的排斥與分子空間結構
當價電子對包含孤電子對且成鍵電子對中也有多重鍵時，由于它們之間的斥力不同，會對分子的空間結構產生影響。通常，多重鍵、成鍵電子對與孤電子對的斥力大小順序可定性地表示為：
三鍵一三鍵＞三鍵－雙鍵＞雙鍵－雙鍵＞雙鍵－單鍵＞單鍵一單鍵
Ip-Ip> > lp-bp> bp-bp
孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。隨著孤電子對數目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。
電子對之間的排斥與分子空間結構
俗稱光氣的二氯甲醛分子（COCI2)的價電子對數為3,分子為平面三角形
但由于存在碳氧雙鍵，使得單鍵一雙鍵的鍵角為124. 1°、單鍵一單鍵的鍵角為111. 8°.
值得注意的是，價電子對互斥理論一般不適用于推測過渡金屬化合物分子的空間結構。
1.下列物質中，分子的空間結構與氨分子相似的是( )
A.CO2 B.H2S
C.PCl3 D.SiCl4
C
2.下列微粒中，中心原子含有孤電子對的是( )
A.SiH4 B.H2O
C.CH4 D. NH4+
B
3.若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，運用價層電子對互斥模型，判斷下列說法中正確的是( )
A.若n＝2，則分子的空間結構為V形
B.若n＝3，則分子的空間結構為三角錐形
C.若n＝4，則分子的空間結構為正四面體形
D.以上說法都不正確
C

展開更多......

收起↑