价层电子互斥理论.ppt

新课标人教版选修三物质结构与性质新课标人教版选修三物质结构与性质第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节分子的立体结构第二节分子的立体结构（第一课时）（第一课时）复复 习习 回回 顾顾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一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子（直线型）、双原子分子（直线型）2 2、三原子分子立体结构（有直线形和、三原子分子立体结构（有直线形和V V形）形）、四四原原子子分分子子立立体体结结构构（直直线线形形、平平面面三三角形、三角锥形、正四面体）角形、三角锥形、正四面体）（平面三角形，三角锥形）（平面三角形，三角锥形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4、五原子分子立体结构、五原子分子立体结构最常见的是正四面体最常见的是正四面体CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它：、其它：C60C20C40C70资料卡片：资料卡片：形形色色的分子形形色色的分子分子世界如此形形色色，异彩纷呈，分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢那么分子结构又是怎么测定的呢早早年年的的科科学学家家主主要要靠靠对对物物质质的的宏宏观观性性质质进进行行系系统统总总结结得得出出规规律律后后进进行行推推测测，如如今今，科科学学家家已已经经创创造造了了许许许许多多多多测测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。分分子子中中的的原原子子不不是是固固定定不不动动的的，而而是是不不断断地地振振动动着着的的。所所谓谓分分子子立立体体结结构构其其实实只只是是分分子子中中的的原原子子处处于于平平衡衡位位置置时时的的模模型型。当当一一束束红红外外线线透透过过分分子子时时，分分子子会会吸吸收收跟跟它它的的某某些些化化学学键键的的振振动动频频率率相相同同的的红红外外线线，再再记记录录到到图图谱谱上上呈呈现现吸吸收收峰峰。通通过过计计算算机机模模拟拟，可可以以得得知知各各吸吸收收峰峰是是由由哪哪一一个个化化学学键键、哪哪种种振振动动方方式式引引起起的的，综综合合这这些些信信息息，可可分分析析出出分子的立体结构。分子的立体结构。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的？（指导阅读（指导阅读P39P39）测分子体结构：红外光谱仪测分子体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。分析。形，如形，如CO2 形，如形，如H20 形，如形，如HCHO、BF3 形，如形，如NH3分子分子的立的立体结体结构构最常见的是最常见的是 形，如形，如CH4五原子分子五原子分子 三原子分子三原子分子四原子分子四原子分子一、形形色色的分子一、形形色色的分子表表格格一一直线直线V平面三角平面三角三角锥三角锥正四面体正四面体通过填表，你能发现什么问题？通过填表，你能发现什么问题？同为三原子分子，同为三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空间结分子的空间结构却不同，什么原因？构却不同，什么原因？直线形直线形V形形 同为四原子分子，同为四原子分子，CH2O与与 NH3 分子的的空分子的的空间结构也不同，什么原因？间结构也不同，什么原因？三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形原子HCNO电子式可形成共用电子对数1)写出写出H、C、N、O原子的电子式：表格二原子的电子式：表格二HO：1234N：C探究：同为三原子分子或四原子分探究：同为三原子分子或四原子分子，分子的空间构型为什么不同？子，分子的空间构型为什么不同？2)写出写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电等分子的电子式、结构式及分子的空间构型：表格三子式、结构式及分子的空间构型：表格三分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式分子的空间构型O C O:H O H:H N H:H:H C H:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H-HH直线形直线形V 形形三角三角锥锥 形形 平面平面三角形三角形 正正四面体四面体HH.C.O.对对ABn型分子，型分子，B围绕围绕A成键，则成键，则A为中心原子，为中心原子，n值值为中心原子结合的原子数。为中心原子结合的原子数。四、价层电子对互斥模型（四、价层电子对互斥模型（VSEPR）基本要点基本要点ABn型分子（离子）中中心原子型分子（离子）中中心原子A周周围的价电子对的几何构型，主要取决围的价电子对的几何构型，主要取决于价电子对数（于价电子对数（n），价电子对尽量），价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小。远离，使它们之间斥力最小。1、内容：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和 的孤对电子对）的互相 作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互 的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型。尽可能采取对称的空间构型。（VSEPR模型）模型）成键成键未成键未成键排斥排斥排斥最小排斥最小二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型价层电子对包括成键的价层电子对包括成键的电子对和孤电子对电子对和孤电子对不包括成键的不包括成键的电子对电子对！孤对电子：未用于形成共价键的电子对，例氮原子和氢原孤对电子：未用于形成共价键的电子对，例氮原子和氢原子形成氨分子时，子形成氨分子时，N提供提供3个未成对电子与个未成对电子与3个个H形成形成3对共对共用电子对，还有用电子对，还有1对电子未与其他原子共用，这对电子就对电子未与其他原子共用，这对电子就称为孤对电子称为孤对电子,例如黑点表示中心原子例如黑点表示中心原子N与与O的孤对电子，的孤对电子，而中心原子而中心原子C无孤对电子无孤对电子3)分析分析CO2，H2O，NH3，CH2O，CH4电子式的中心电子式的中心原子价电子层电子对成键情况。原子价电子层电子对成键情况。:H N H:H:H O H:O C O:H C H:HHHH.C.O.分成键电子对和分成键电子对和 孤对电子对孤对电子对结论结论：成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型 中心原子有孤对电子，其要占据中心原子中心原子有孤对电子，其要占据中心原子周围的空间，并且周围的空间，并且 ，使分子呈现不同的立体构型。使分子呈现不同的立体构型。互相排斥互相排斥价层电子对数价层电子对数=键电子对数孤电子对数键电子对数孤电子对数 键电子对数键电子对数=键数键数=中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数=表示中心原子的价电子数价电子数对于主族元素，对于主族元素，=最外层电子数最外层电子数阳离子：阳离子：=价电子数价电子数-离子电荷数离子电荷数阴离子：阴离子：=价电子数价电子数+离子电荷数离子电荷数x=与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子数b=与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H=1,其他原子其他原子=8-该原子的价电子数该原子的价电子数中心原子含孤对电子对数代表物中心原子结合的原子数(n值）键角分子的空间构型CO2CH2OCH4H2ONH3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V 形形三角锥形三角锥形105107180 0214)填写孤对电子与分子的空间构型关系，中填写孤对电子与分子的空间构型关系，中心原子结合的原子数心原子结合的原子数(n值）与分子的空间构值）与分子的空间构型关系。型关系。120109282233400O C O:H O H:H N H:HHH.C.O.:H C H:HH中心无孤对电子中心无孤对电子中心存在孤对电子中心存在孤对电子C.H.H.HH.C HHHH40正四面体形正四面体形OHH2O.HH.2V形形.N.HHHN HHH31三角锥形三角锥形CHHO=30平面三角形平面三角形HH.C.O.C=O=O20直线形直线形C.OO.代表物代表物思考并填写下列表格：思考并填写下列表格：电子式电子式结构式结构式中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数中心原子孤中心原子孤对电子对数对电子对数空间构型空间构型CO2CH2OCH4H2ONH3请你试总结分子的空间构型各不同的原因。请你试总结分子的空间构型各不同的原因。总结总结:由于分子中的成键电子对及中心原由于分子中的成键电子对及中心原子上的孤对电子对相互排斥，结果趋向尽可能子上的孤对电子对相互排斥，结果趋向尽可能彼此远离，以减小斥力，从而影响了分子的空彼此远离，以减小斥力，从而影响了分子的空间构型。间构型。二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型 1、一一类类是是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，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来预测，概括如下（无孤对电子）：来预测，概括如下（无孤对电子）：ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 直线形直线形 CO2、CS2 n=3 平面三角形平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面体形正四面体形 CH4、CCl4 n=5 三角双锥形三角双锥形 PCl5 n=6 正八面体形正八面体形 SCl6一一一一个个个个分分分分子子子子或或或或离离离离子子子子中中中中的的的的价价价价层层层层电电电电子子子子对对对对在在在在空空空空间间间间的的的的分分分分布布布布（即即即即含含含含孤对电子孤对电子孤对电子孤对电子的的的的VSEPRVSEPRVSEPRVSEPR模型）模型）模型）模型）2 2 3 4 3 4 5 65 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体注意：注意：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角。而改变化合物的键角。电子间斥力大小：电子间斥力大小：孤对间孤对间 孤对与键合间孤对与键合间 键合间键合间分子分子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、另另一一类类是是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键的电子对的电子对)的分子。的分子。ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 V形形 H2O n=3 三角锥形三角锥形 NH3原因：原因：中心原子上的孤对电子也要占据中心原子中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和和NH3的中心原子分别有的中心原子分别有2对和对和l对孤对电子，跟中对孤对电子，跟中心原子周围的心原子周围的键加起来都是键加起来都是4，它们相互排斥，它们相互排斥，形成四面体，因而形成四面体，因而H2O分子呈分子呈V形，形，NH3分子呈分子呈三角锥形。三角锥形。中心原子中心原子代表物代表物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V 形形三角锥形三角锥形小结小结:价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型直线型直线型平面三角型平面三角型四面体四面体BeCl2,HgCl2BF3，BCl3(CH4,CCl4,NH4+)中心原子价电中心原子价电子子都用于形成都用于形成共价键共价键,不含不含孤对电子孤对电子三角锥三角锥V型型H2O，H2S(NH3;H3O+)中心原子有中心原子有孤对电子孤对电子应用反馈应用反馈:化学式化学式 中心原子中心原子 孤对电子数孤对电子数中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数空间构型空间构型HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直线形直线形 V 形形V形形平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形四面体四面体正四面体正四面体正四面体正四面体 1s电子云是电子云是 形的，形的，p电子云是哑铃形的，电子云是哑铃形的，p能级能级有有3个原子轨道，分别是个原子轨道，分别是 、。2价层电子对数与价层电子对数与VSEPR模型的关系模型的关系价层电子对数价层电子对数VSEPR模型模型2 3 4 PxPyPz直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体球球微粒微粒结构式结构式VESPR模型模型分子或离子构型分子或离子构型HCNNH4H3O SO2BF3友情提醒友情提醒价层电子对相互排斥作用的大小，决定于电价层电子对相互排斥作用的大小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成键情况。子对之间的夹角和电子对的成键情况。一般规律：一般规律：电子对之间的夹角越小，排斥力越大；电子对之间的夹角越小，排斥力越大；成键电子对受两个原子核的吸引，电子云比较成键电子对受两个原子核的吸引，电子云比较紧缩；孤对电子对只受中心原子的吸引，电子云较紧缩；孤对电子对只受中心原子的吸引，电子云较“肥肥大大”，对邻近电子对的斥力较大。电子对之间斥力大小，对邻近电子对的斥力较大。电子对之间斥力大小的顺序：孤对电子对的顺序：孤对电子对孤对电子对孤对电子对孤对电子对孤对电子对成键成键电子对成键电子对电子对成键电子对成键电子对。成键电子对。三键、双键比单键包含的电子数目多，所以其斥三键、双键比单键包含的电子数目多，所以其斥力大小顺序为：三键双键单键力大小顺序为：三键双键单键只有一种角度，只有一种角度，120。只有一种角度，只有一种角度，10928。5 对电子对电子 三角双锥三角双锥 3 对电子对电子 正三角形正三角形 A 4 对电子对电子 正四面体正四面体A电子对数和电子对空间构型的关系电子对数和电子对空间构型的关系 电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。2 对电子对电子 直线形直线形 6 对电子对电子 正八面体正八面体课堂练习课堂练习1.下列物质中，分子的立体结构与水分子下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是相似的是 （）A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl42.下列分子的立体结构，其中属于直线型下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是分子的是 （）A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4BBC更多资源更多资源 3.若若ABn型分子的中心原子型分子的中心原子A上没有未用于形上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（型，下列说法正确的（）A.若若n=2，则分子的立体构型为，则分子的立体构型为V形形 B.若若n=3，则分子的立体构型为三角锥形，则分子的立体构型为三角锥形 C.若若n=4，则分子的立体构型为正四面体形，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确以上说法都不正确课堂练习课堂练习C1.下列物质中分子立体结构与水分子相似的是下列物质中分子立体结构与水分子相似的是 ACO2 BH2S CPCl3 DSiCl42.下列分子立体结构其中属于直线型分子的是下列分子立体结构其中属于直线型分子的是 AH2O BCO2 CC2H2 DP43.下列分子立体结构其中属正八面体型分子的下列分子立体结构其中属正八面体型分子的 AH3O+BCO32 CPCl5 DSF6 B BC D