價層電子互斥理論

1、新課標(biāo)人教版選修三物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)新課標(biāo)人教版選修三物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二章第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu)分子的立體結(jié)構(gòu)（第一課時）（第一課時）復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 回回 顧顧共價鍵共價鍵鍵鍵鍵鍵鍵參數(shù)鍵參數(shù)鍵能鍵能鍵長鍵長鍵角鍵角衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素成鍵方式成鍵方式 “頭碰頭頭碰頭”,呈軸對稱呈軸對稱成鍵方式成鍵方式 “肩并肩肩并肩”,呈鏡像對稱呈鏡像對稱一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、雙原子分子（直線型）、雙原子分子（直線型）2 2、三原子分子立體結(jié)構(gòu)（有直線形和、三原子分子立

2、體結(jié)構(gòu)（有直線形和V V形）形）、四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三、四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體）角形、三角錐形、正四面體）（平面三角形，三角錐形）（平面三角形，三角錐形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4、五原子分子立體結(jié)構(gòu)、五原子分子立體結(jié)構(gòu)最常見的是正四面體最常見的是正四面體CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它：、其它：C60C20C40C70資料卡片：資料卡片：形形色色的分子形形色色的分子 分子世界如此形形色色，異彩紛呈，分子世界如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。美不勝收，常使人流連忘返。 那么分子

3、結(jié)構(gòu)又是怎么測定的呢那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測定的呢早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的宏觀性質(zhì)宏觀性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，紅外光譜紅外光譜就是其中的一種。就是其中的一種。分子中的原子分子中的原子不是不是固定不動的，而是不斷地固定不動的，而是不斷地振動振動著的。著的。所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實(shí)只是分子中的原子處于所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實(shí)只是分子中的原子處于平衡位置平衡位置時時的模型。當(dāng)一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某的模型。當(dāng)一束紅外

4、線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個吸收峰。通過計算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結(jié)構(gòu)。分子的立體結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)視野科學(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？（指導(dǎo)閱讀（指導(dǎo)閱讀P39P39）測分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀測分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀吸收峰吸收峰分析。分析。 形，如形，如CO2 形，如形，如H20 形，如形，如HCH

5、O、BF3 形，如形，如NH3分子分子的立的立體結(jié)體結(jié)構(gòu)構(gòu)最常見的是最常見的是 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、形形色色的分子表格一表格一直線直線V平面三角平面三角三角錐三角錐正四面體正四面體通過填表，你能發(fā)現(xiàn)什么問題？通過填表，你能發(fā)現(xiàn)什么問題？ 同為三原子分子，同為三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空間結(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？構(gòu)卻不同，什么原因？直線形直線形V形形 同為四原子分子，同為四原子分子，CH2O與與 NH3 分子的的空分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？三角錐形三角錐形平面

6、三角形平面三角形原子HCNO電子式可形成共用電子對數(shù)1)寫出寫出H、C、N、O原子的電子式：原子的電子式：表格二表格二HO：1234N：C探究：同為三原子分子或四原子分探究：同為三原子分子或四原子分子，分子的空間構(gòu)型為什么不同？子，分子的空間構(gòu)型為什么不同？ 2)寫出寫出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的電等分子的電子式、結(jié)構(gòu)式及分子的空間構(gòu)型：子式、結(jié)構(gòu)式及分子的空間構(gòu)型：表格三表格三分子CO2H2ONH3CH2OCH4電子式結(jié)構(gòu)式分子的空間構(gòu)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直線形

7、直線形V 形形三角三角錐錐 形形 平面平面三角形三角形 正正四面體四面體HH. .C. . .O. . . .對對ABn型分子，型分子，B圍繞圍繞A成鍵，則成鍵，則A為為中心原子中心原子，n值值為中心原子結(jié)合的原子數(shù)。為中心原子結(jié)合的原子數(shù)。四、價層電子對互斥模型（四、價層電子對互斥模型（VSEPR）基本要點(diǎn)基本要點(diǎn)ABn型分子（離子）中中心原子型分子（離子）中中心原子A周周圍的價電子對的幾何構(gòu)型，圍的價電子對的幾何構(gòu)型，主要取決主要取決于價電子對數(shù)（于價電子對數(shù)（n），價電子對盡量），價電子對盡量遠(yuǎn)離，使它們之間斥力最小。遠(yuǎn)離，使它們之間斥力最小。1、內(nèi)容：中心原子價電子層電子對（包括 電子

8、對和 的孤對電子對）的互相 作用，使分子的幾何構(gòu)型總是采取電子對相互 的那種構(gòu)型，即分子盡可能采取對稱的空間構(gòu)型盡可能采取對稱的空間構(gòu)型。（VSEPR模型）模型）成鍵成鍵未成鍵未成鍵排斥排斥排斥最小排斥最小二、價層電子對互斥模型二、價層電子對互斥模型價層電子對包括價層電子對包括成鍵的成鍵的電子對電子對和和孤電子對孤電子對不包括不包括成鍵的成鍵的電子對電子對 ！ 孤對電子：孤對電子：未用于形成共價鍵的電子對未用于形成共價鍵的電子對，例氮原子和氫原，例氮原子和氫原子形成氨分子時，子形成氨分子時，N提供提供3個未成對電子與個未成對電子與3個個H形成形成3對對共用電子對，還有共用電子對，還有1對電子未

9、與其他原子共用，這對電子對電子未與其他原子共用，這對電子就稱為孤對電子就稱為孤對電子,例如例如黑點(diǎn)黑點(diǎn)表示中心原子表示中心原子N與與O的的孤對電子孤對電子，而而中心原子中心原子C無孤對電子無孤對電子3)分析分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4電子式的中心電子式的中心原子價電子層電子對成鍵情況。原子價電子層電子對成鍵情況。: :H N H:H: :H O H:O C O: : :H C H:HHHH. .C. . .O. . . .分成鍵電子對和分成鍵電子對和 孤對電子對孤對電子對結(jié)論結(jié)論：成鍵電子對和孤對電子對會影響分子的空間構(gòu)型成鍵電子對和孤對電子對會影響分子的空間構(gòu)型 中心原

10、子有孤對電子，其要占據(jù)中心原子中心原子有孤對電子，其要占據(jù)中心原子周圍的空間，并且周圍的空間，并且 ，使分子呈現(xiàn)不同的立體構(gòu)型。使分子呈現(xiàn)不同的立體構(gòu)型?；ハ嗯懦饣ハ嗯懦鈨r層電子對數(shù)價層電子對數(shù) = 鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù) 鍵電子對數(shù)鍵電子對數(shù) = 鍵數(shù)鍵數(shù) = 中心原子結(jié)合的原子數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)=2xba表示中心原子的價電子數(shù)價電子數(shù)對于主族元素，對于主族元素，=最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)陽離子：陽離子：=價電子數(shù)價電子數(shù)-離子電荷數(shù)離子電荷數(shù)陰離子：陰離子：=價電子數(shù)價電子數(shù)+離子電荷數(shù)離子電荷數(shù)x=與中心原子結(jié)合的原子數(shù)與

11、中心原子結(jié)合的原子數(shù)b=與中心原子結(jié)合的原子與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，最多能接受的電子數(shù)， H=1, 其他原子其他原子=8-該原子的價電子數(shù)該原子的價電子數(shù)中心原子含孤對電子對數(shù)代表物中心原子結(jié)合的原子數(shù)(n值）鍵角分子的空間構(gòu)型CO2CH2OCH4H2ONH3直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體V 形形三角錐形三角錐形105107180 0214)填寫孤對電子與分子的空間構(gòu)型關(guān)系，中填寫孤對電子與分子的空間構(gòu)型關(guān)系，中心原子結(jié)合的原子數(shù)心原子結(jié)合的原子數(shù)(n值）與分子的空間構(gòu)值）與分子的空間構(gòu)型關(guān)系。型關(guān)系。 120109282233400O C O: : :H O

12、 H:H N H:HHH. .C. . .O. . . .:H C H:HH中心無孤對電子中心無孤對電子中心存在孤對電子中心存在孤對電子C. .H. .H. .HH. .C HHHH40正四面體形正四面體形OHH2O. .HH. . . .2V形形. .N. . . .HHHN HHH31三角錐形三角錐形CHHO= =30平面三角形平面三角形HH. .C. . .O. . . .C = =O= =O20直線形直線形C. . . . .OO.代表物代表物思考并填寫下列表格：思考并填寫下列表格：電子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式中心原子結(jié)中心原子結(jié)合的原子數(shù)合的原子數(shù)中心原子中心原子孤孤對電子對電子對數(shù)對數(shù)

13、空間構(gòu)型空間構(gòu)型CO2CH2OCH4H2ONH3請你試總結(jié)分子的空間構(gòu)型各不同的原因。請你試總結(jié)分子的空間構(gòu)型各不同的原因。 總結(jié)總結(jié):由于分子中的成鍵電子對及中心原由于分子中的成鍵電子對及中心原子上的孤對電子對相互排斥，結(jié)果趨向盡可子上的孤對電子對相互排斥，結(jié)果趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離，以減小斥力，從而影響了分子能彼此遠(yuǎn)離，以減小斥力，從而影響了分子的空間構(gòu)型。的空間構(gòu)型。二、價層電子對互斥模型二、價層電子對互斥模型 1、一類是中心原子上的、一類是中心原子上的價電子都用于形成共價電子都用于形成共價鍵價鍵，如，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原等分子中的碳原子，它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的

14、原子子，它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)數(shù)n來預(yù)測，概括如下（來預(yù)測，概括如下（無孤對電子無孤對電子）：）： ABn 立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu) 范例范例 n=2 直線形直線形 CO2、 CS2 n=3 平面三角形平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面體形正四面體形 CH4、 CCl4 n=5 三角雙錐形三角雙錐形 PCl5 n=6 正八面體形正八面體形 SCl6 2 2 3 4 3 4 5 65 6 直線形直線形 平面三角形平面三角形 正四面體正四面體 三角雙錐體三角雙錐體 正八面體正八面體注意：注意：孤對電子的存在會改變鍵合電子對的分布方向，從孤對電子的存在會改變鍵合電子對的分布方向，從

15、而改變化合物的鍵角。而改變化合物的鍵角。電子間斥力大?。弘娮娱g斥力大?。?孤對間孤對間 孤對與鍵合間孤對與鍵合間 鍵合間鍵合間分子分子CO2CH2OCH4電子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式中心原子中心原子有無有無孤對電子孤對電子空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)O C O: : :H C H:HHO=C=OH-C-H=OH-C-H-HH無無無無無無直線形直線形 平面平面三角形三角形 正正四面體四面體: H C H:O:2 2、另一類是中心原子上有、另一類是中心原子上有孤對電子孤對電子( (未用于形成共價鍵未用于形成共價鍵的電子對的電子對) )的分子。的分子。ABn 立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu) 范例范例 n=2 V形形 H2O n=

16、3 三角錐形三角錐形 NH3原因：原因： 中心原子上的孤對電子也要中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子占據(jù)中心原子周圍的空間周圍的空間，并參與互相排斥。例如，并參與互相排斥。例如，H2O和和NH3的中心原子分別有的中心原子分別有2對和對和l對孤對電子，跟對孤對電子，跟中心原子周圍的中心原子周圍的鍵加起來都是鍵加起來都是4，它們相互排，它們相互排斥，形成四面體，因而斥，形成四面體，因而H2O分子呈分子呈V形，形，NH3分分子呈三角錐形。子呈三角錐形。中心原子中心原子代表物代表物中心原子中心原子結(jié)合的原子數(shù)結(jié)合的原子數(shù)分子分子類型類型空間構(gòu)型空間構(gòu)型無孤對電子無孤對電子CO22AB2CH2O3AB

17、3CH44AB4有孤對電子有孤對電子H2O2AB2NH33AB3直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體V 形形三角錐形三角錐形小結(jié)小結(jié):價層電子對互斥模型價層電子對互斥模型直線型直線型平面三角型平面三角型四面體四面體BeCl2, HgCl2BF3，BCl3 (CH4,CCl4,NH4+ )中心原子價電中心原子價電子子都用于形成都用于形成共價鍵共價鍵, ,不含不含孤對電子孤對電子三角錐三角錐V型型H2O，H2S(NH3;H3O+)中心原子有中心原子有孤對電子孤對電子應(yīng)用反饋應(yīng)用反饋:化學(xué)式化學(xué)式 中心原子中心原子 孤對電子數(shù)孤對電子數(shù)中心原子結(jié)中心原子結(jié)合的原子數(shù)合的原子數(shù)空間構(gòu)型空間

18、構(gòu)型HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直線形直線形 V 形形V形形平面三角形平面三角形三角錐形三角錐形四面體四面體正四面體正四面體正四面體正四面體 1s電子云是電子云是 形的，形的，p電子云是啞鈴形的，電子云是啞鈴形的，p能級能級有有3個原子軌道，分別是個原子軌道，分別是 、 、 。 2價層電子對數(shù)與價層電子對數(shù)與VSEPR模型的關(guān)系模型的關(guān)系價層電子對數(shù)價層電子對數(shù)VSEPR模型模型2 3 4 PxPyPz直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體球球微粒微粒結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式VESPR模型模型分子或離子構(gòu)型分子或離子構(gòu)型HCNNH4

19、H3O SO2BF3BFFFSOOOHHHNHHHHCNH友情提醒友情提醒價層電子對相互排斥作用的大小，決定于電價層電子對相互排斥作用的大小，決定于電子對之間的夾角和電子對的成鍵情況。子對之間的夾角和電子對的成鍵情況。一般規(guī)律：一般規(guī)律： 電子對之間的夾角越小，排斥力越大；電子對之間的夾角越小，排斥力越大； 成鍵電子對受兩個原子核的吸引，電子云比較成鍵電子對受兩個原子核的吸引，電子云比較緊縮；孤對電子對只受中心原子的吸引，電子云較緊縮；孤對電子對只受中心原子的吸引，電子云較“肥大肥大”，對鄰近電子對的斥力較大。，對鄰近電子對的斥力較大。電子對之間斥電子對之間斥力大小的順序：力大小的順序：孤對電子對孤對電子對孤對電子對孤對電子孤對電子對孤對電子對對成鍵電子對成鍵電子對成鍵電子對成鍵電子對成鍵電子對。成鍵電子對。 三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子數(shù)目多，所以其斥三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子數(shù)目多，所以其斥力大小順序為：力大小順序為：三鍵雙鍵單鍵三鍵雙鍵單鍵只有一種角度，只有一種角度，120。 只有一種角度，只有一種角度，10928。 5 對電子對電子 三角雙錐三角雙錐 3 對電子對電子 正三角形正三角形 A 4 對電子對電子 正四面體正四面體A電子對數(shù)和電子對空間構(gòu)型的關(guān)系電子對數(shù)和電子對空間構(gòu)型的關(guān)系 電子對相互排