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第2节

分子的立体结构

第1课时

形形色色的分子

价层电子对互斥理论

1.认识共价分子的多样性和复杂性。

2.初步认识价层电子对互斥模型。

3.能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。

1.大多数分子是由两个以上原子构成的,于是就有了分子中的原子的空间关系问题,这就是所谓“①分子的立体结构”。例如,三原子分子的立体结构有直线形和V形两种,CO2呈②直线形,而H2O呈③

V形。

2.大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。例如,甲醛(CH2O)分子呈④平面三角形,氨分子呈⑤三角锥形。

3.五原子分子的立体结构更多,最常见的是⑥正四面体形。例如,甲烷(CH4)分子呈正四面体形。

4.价层电子对互斥理论认为,分子的立体结构是“价层电子对”⑦相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的⑧中心原子的价电子对,包括⑨σ键电子对和中心原子上的⑩孤对电子。σ键电子对数可由分子式确定。例如,H2O中的中心原子为O,O有对。

而中心原子上的孤对电子对数,确定方法如下: 中心原子上的孤对电子对数=式中a为中心原子的原子结合的原子数;b为的价电子数

”。

例如,SO2的中心原子为S,a=最多能接受的电子数为2,则b=说,a为中心原子的价电子数

6;与中心原子S结合的O的个数为2,则x=2 ;与中心原子结合的O1 。

(a-xb)。

与中心8-该原子价电子数,对于主族元素来说,价电子数等于原子的最外层电子数;x为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子等于“

2对σ键电子对;NH3中的中心原子为N,N有

3对σ键电子2 。所以,SO2中的中心原子S上的孤对电子对数为对于阳离子来说,a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,x和b的计算方法不变。对于阴离子来相加便可确定分子中的中心原子2 对和1

加上离子的电荷数(绝对值),x和b的计算方法也不变。

相互排斥,得到含有孤对电子的VSEPR模型,然后,略去VSEPR模型中

4,这些价层电5.在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤对电子对数后,把它们上的价层电子对数。由价层电子对的的中心原子上的孤对电子,便可得到分子的立体构型。例如,H2O和NH3的中心原子上分别有对孤对电子对,加上中心原子上的σ键电子对,它们的中心原子上的价层电子对数都是子对相互排斥,形成的立体构型为V形,NH3的立体构型为三角锥形。

四面体形的VSEPR模型。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤对电子,便得到了H2O

1.常见分子的空间构型主要有哪些? .直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。

2.如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数? 主族元素价电子数=族序数。

3.以N和Cl为例,说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数。

N属于ⅤA族,最外层有5个电子,最多能接受3个电子达到稳定结构;Cl属于ⅦA族,最外层有7个电子,最多能接受1个电子达到稳定结构;所以主族元素最多能接受的电子数=8-族序数。

4.H2O分子与CO2分子、NH3分子与BF3分子,它们分子中的原子个数相同,为何立体结构不同? H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与相互排斥。因而H2O分子呈V形,NH3分子呈三角锥形。而CO2和BF3中心原子上无孤对电子,分子的立体结构与VSEPR模型相同,分别为直线形和平面三角形。

探究1:形形色色的分子

在你熟悉的下列分子立体结构中,对键角描述正确的是(

B )。

A.H2O分子呈V形,两个O—H键的键角是90°

B.CH4分子呈正四面体形,两个C—H键的键角是109°28'

C.甲醛分子呈平面正三角形,键角是120°

D.NH3分子呈三角锥形,两个N—H键的键角是109°28'

【解析】根据分子的立体结构模型确定空间结构,甲醛分子应该为平面三角形,而不是正三角形,键角约为 120°,而不是正好

1.分子呈现不同的立体结构,与分子中化学键的哪种键参数有关? 键角。

2.常用来表示分子结构的模型有哪些? 球棍模型和比例模型。

3.举出两种正四面体形的分子。

CH4、P4。

探究2:价层电子对互斥理论

为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上,提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类: 一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键

;

另一类是中心原子上有孤对电子

。

BF3和NF3都是四个原子的分子,BF3的中心原子是B,NF3的中心原子是N;BF3分子的立体结构是平面三角形,而NF3分子的立体结构是三角锥形的原因是BF3分子中硼原子的3个价电子都与氟原子形成共价键而呈平面三角形,而NF3分子中氮原子的3个价电子与氟原子形成共价键,还有一对未成键的电子对,占据了氮原子周围的空间,参与相互排斥,形成三角锥形。

1.组成相似的分子空间结构是否一定相似? 不一定;如BF3呈平面三角形,而NF3呈三角锥形。

2.价层电子对互斥理论适用于什么类型的分子? 判断ABm型分子(即单中心分子)空间构型。

3.分子形状是否严格遵循价电子对互斥的理想角度?

不一定,因为不同原子形成的化学键、孤对电子间的排斥力不同。

1.甲烷分子的空间构型是( A

)。

A.正四面体形

B.三角锥形

C.平面形

D.直线形

2.H2O分子中O原子的孤对电子数是( B

)。

A.1对

B.2对

C.3对

D.4对

3.下列分子的空间构型不能用VSEPR理论推测的是(

D

)。

．．A.NH3 B.CO2

C.H2O D.P2O5 【解析】P2O5是多中心分子,不适用VSEPR理论。

4.用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型:BeCl2直线形;SCl2V形;S三角锥形;S正四面体形

①三解锥

②四面体

价层电子对互斥