分子的立體構(gòu)型

1、知識要點(diǎn) 一、常見多原子分子的立體結(jié)構(gòu)： （原子數(shù)目相同的分子的立體結(jié)構(gòu)不一定相同） CH4 NH3CH2OCO2 H2O 原子數(shù)目化學(xué)式分子結(jié)構(gòu)鍵角中心原子3CO2 直線形180°無孤對電子H2OV形105°有孤對電子4CH2O平面三角形120°無孤對電子NH3 三角錐形107°有孤對電子5CH4 正四面體形109°28無孤對電子【小結(jié)】同為三原子分子或四原子分子，分子的空間構(gòu)型不同。所以多原子分子的立體結(jié)構(gòu)不但與所連原子數(shù)目有關(guān)，還與其他因素（比如中心原子是否有孤對電子及孤對電子的數(shù)目）有關(guān)二、價層電子對互斥模型： （用中心原子是否有孤對電

2、子及孤對電子的數(shù)目，預(yù)測分子的立體結(jié)構(gòu)）價層電子對互斥模型認(rèn)為分子的立體結(jié)構(gòu)是由于分子中的價電子對（成鍵電子對和孤對電子對）相互排斥的結(jié)果。中心原子價層電子對（包括成鍵電子對和未成鍵的孤對電子對）的互相排斥作用，使分子的幾何構(gòu)型總是采取電子對相互排斥最小的那種構(gòu)型，即分子盡可能采取對稱的空間構(gòu)型這種模型把分子分為兩類：1、中心原子上的價電子都用于形成共價鍵（中心原子無孤對電子）中心原子無孤對電子，分子中存在成鍵電子對與成鍵電子對間的相互排斥，且作用力相同，分子的空間構(gòu)型以中心原子為中心呈對稱分布。如CO2、CH2O、CH4、HCN等分子。它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)來預(yù)測：ABn立體

3、結(jié)構(gòu)范例n=2直線形CO2 n=3平面三角形CH2On=4正四面體形CH4 2、中心原子上有孤對電子（未用于形成共價鍵的電子對）的分子。中心原子上有孤對電子，分子中存在成鍵電子對與成鍵電子對間的相互排斥、成鍵電子對與孤對電子對間的相互排斥、孤對電子對與孤對電子對間的相互排斥。孤對電子要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥，使分子呈現(xiàn)不同的立體構(gòu)型如H2O和NH3，中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥，中心原子周圍的鍵+孤對電子數(shù)=4，所以NH3與H2O的VSEPR理想模型都是四面體形。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角錐形?！拘〗Y(jié)】電子對的空間構(gòu)型（VSEPR理

4、想模型）與分子的空間構(gòu)型存在差異的原因是由于孤對電子沒有參與成鍵,且孤對電子對比成鍵電子對更靠近原子核，它對相鄰成鍵電子對的排斥作用較大，要使電子對相互排斥最小，那么H2O 、NH3 、CH4分子相應(yīng)的鍵角必然逐漸變大。三、雜化軌道理論： （能量相近的原子軌道重新組合）1、雜化的概念： 在形成多原子分子的過程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的軌道，這個過程叫做軌道的雜化，產(chǎn)生的新軌道叫雜化軌道。特點(diǎn)：雜化前后軌道數(shù)目不變。雜化后軌道伸展方向，形狀發(fā)生改變。2、甲烷分子的雜化軌道的形成：（sp3雜化）甲烷分子的立體構(gòu)型：空間正四面體，分子中的CH鍵是等同的，鍵角是109&

5、#176;28 中心原子價電子構(gòu)型 C：2s22p2 碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子。鮑林提出雜化軌道理論：形成甲烷分子時，中心原子碳的2s和2px、2py、2pz四條原子軌道發(fā)生混雜，形成一組新的軌道，即四個相同的sp3雜化軌道，夾角109°28。這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。當(dāng)碳原子跟4個氫原子結(jié)合時，碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個CH鍵，因此呈正四面體的分子構(gòu)型。 3、其他形式的雜化：根據(jù)參與雜化的s軌道與p軌道的數(shù)目，

6、除了有sp3雜化軌道外，還有sp2 雜化和sp雜化，sp2 雜化軌道表示由一個s軌道與兩個p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個s軌道與一個p軌道雜化形成的碳原子的 sp2 雜化（以乙烯為例） 乙烯的中心原子C在軌道雜化時，有1個p軌道未參與雜化，只是的s軌道與2個p軌道發(fā)生雜化，形成3個相同的sp2雜化軌道，sp2雜化軌道分別指向平面三角形的三個頂點(diǎn)，雜化軌道間夾角為120°。雜化軌道與2個H原子和另外一個C原子形成2個CH鍵和1個CC鍵，未雜化p軌道垂直于sp2雜化軌道所在平面，與另外的C原子形成CC p鍵。碳原子的 sp雜化（以乙炔為例） 乙炔的中心原子C在軌道雜化時，有2個

7、p軌道未參與雜化，只是的s與1個p軌道發(fā)生雜化，形成2個相同的sp雜化軌道，雜化軌道間夾角為180°。雜化軌道與1個H原子和另外一個C原子形成1個CH鍵和1個CC鍵，未雜化2個p軌道垂直于sp雜化軌道所在平面，與另外的C原子形成2個CC p鍵?！拘〗Y(jié)】雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，從而使它與其它原子的原子軌道重疊的程度更大，形成的共價鍵更牢固。四、配合物理論簡介1、配位鍵概念：由一個原子單方向提供共用電子對給另一原子共用所形成的共價鍵。CuSO4 CuCl2·2H2OCuBr2 NaClK2SO4 KBr固體顏色白色綠色深褐色白色白色白色溶液顏色

8、天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色無色無色無色前三種溶液呈天藍(lán)色原因就是Cu2+在水溶液中與水分子通過配位鍵結(jié)合成四水合銅離子。其中Cu2+為接受電子對的一方，H2O為提供電子對的一方。表示方法A B電子對給予體 電子對接受體形成條件：其中一個原子必須提供孤對電子。另一原子必須有接受孤對電子的軌道。常見的含有配位鍵的分子或離子的形成過程：H3O+ NH4+ 注意：在NH4+中，雖然有一個NH鍵形成過程與其它3個NH鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。2、配位化合物概念：金屬離子或原子與某些分子或離子以配位鍵結(jié)合而形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物。配合物的組成 常見配合物的生成 A 向

9、硫酸銅溶液里逐滴加入氨水，先形成難溶的氫氧化銅沉淀，繼續(xù)滴加難溶物溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液 實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的兩個反應(yīng)的離子方程式 藍(lán)色沉淀 深藍(lán)色溶液氫氧化銅與足量氨水反應(yīng)后溶解是因?yàn)樯蒀u(NH3)42+ B向盛有氯化鐵溶液的試管中滴加1滴硫氰化鉀溶液 血紅色【小結(jié)】形成配位化合物時某些性質(zhì)發(fā)生改變，比如顏色、溶解度等。配位鍵的強(qiáng)度有大有小，因而有的配位化合物很穩(wěn)定，有的很不穩(wěn)定。方法指導(dǎo) 一、價層電子對互斥模型小結(jié)1、同為三原子分子或四原子分子，其分子空間構(gòu)型不同，是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)果趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離，以減小斥力。排斥力：孤對電子對與孤對電子對孤

10、對電子對與成鍵電子對成鍵電子對與成鍵電子對例如：H2O和NH3中心原子上分別有2對和1對孤對電子，跟中心原子周圍的鍵加起來都是4，它們相互排斥形成四面體。由于分子的中心原子上未成鍵的孤對電子對對成鍵電子對之間的排斥力較強(qiáng)，所以使H2O分子中2個OH鍵和NH3分子中3個NH鍵的空間分布發(fā)生一點(diǎn)變化，它們的鍵角從109°28分別被壓縮到105°和107°。2、應(yīng)用VSEPR理論判斷分子或離子的構(gòu)型對于一個ABn型的共價型分子，中心原子A周圍電子對排布的幾何形狀，主要取決于中心原子A的價電子層中的電子對數(shù)（成鍵電子對數(shù)+孤對電子數(shù)），這些電子對的位置傾向于分離得盡可能遠(yuǎn)

11、，使它們之間的斥力最小。根據(jù)中心原子的孤對電子對的數(shù)目及中心原子結(jié)合的原子的數(shù)目確定。若中心原子周圍的原子數(shù)與孤對電子對數(shù)之和分別為2、3、4，則VSEPR理想模型（注：與分子的立體結(jié)構(gòu)不同）分別是直線形、平面形、四面體形，由于孤對電子對成鍵電子的斥力影響較大，所以含有孤對電子對的分子中鍵角比理想模型的鍵角要小一些。例如：NH3與H2O的VSEPR理想模型都是四面體形（109°28），但分子的立體結(jié)構(gòu)分別是三角錐形（107°）、V形（105°） 二、雜化軌道與分子的立體結(jié)構(gòu)1、判斷雜化軌道的數(shù)目和雜化方式中心原子的孤對電子對數(shù)與相連的其他原子數(shù)之和，就是雜化軌道數(shù)

12、。例如：NH3中心原子N上有一對孤對電子，所以雜化軌道數(shù)為1+3=4，即N原子采用sp3雜化；BeCl2中心原子Be上沒有孤對電子，所以雜化軌道數(shù)為0+2=2，即Be原子采用sp雜化；H2O中心原子O上有2對孤對電子，所以雜化軌道數(shù)為2+2=4，即O原子采用sp3雜化2、分子的立體結(jié)構(gòu)三種雜化軌道的軌道形狀，sp雜化夾角為180°的直線型雜化軌道，例如BeCl2、C2H2；sp2 雜化軌道為120°的平面三角形，例如BF3、C2H4；sp3雜化軌道為109°28的正四面體構(gòu)型，例如CH4、CCl4中心原子孤對電子數(shù)化學(xué)式雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)0CH4 0+

13、4sp3 正四面體形C2H4 0+3sp2 平面三角形BF3 0+3sp2 平面三角形CH2O0+3sp2 平面三角形C2H2 0+2sp直線形CO2 0+2sp直線形1SO2 1+2sp2 V形2H2O2+2sp3 V形三、微粒的空間構(gòu)型小結(jié)1、直線形： ClBeCl、OCO、CS2、C2H2等，中心原子的電子云以sp雜化成鍵。2、V形： H2O、H2S、NH2-是中學(xué)比較常見的，中心原子周圍有四對電子，電子對的構(gòu)型必然是四面體形，這樣微粒的空間構(gòu)型就是V形了；SO2、O3這些是中學(xué)中不常見的，中心原子均是以sp2雜化的形式成鍵的。3、三角錐形： NH3、NF3、H3O+、PCl3等，中心原

14、子都有1對孤對電子，以sp3雜化成鍵，電子對的構(gòu)型為四面體形，微粒構(gòu)型為三角錐形。4、平面三角形： BF3，CH3+，中心原子以sp2雜化形式成鍵，中心原子周圍的電子對數(shù)目為3，所以電子對的空間構(gòu)型是平面三角形，這樣微粒的空間構(gòu)型就是平面三角形，鍵角為120°5、四面體形： 、正四面體形：P4（是空心正四面體，有六條化學(xué)鍵，鍵角為60°）、CH4、CCl4、NH4+、（是頂點(diǎn)原子與中心原子成有中心的正四面體，中心原子一定以sp3雜化成鍵，鍵角一定是109°28） 、四面體：與正四面體CH4相似，只是頂點(diǎn)的原子有不同，但是屬于一類，如：CH3Cl、CH2Cl2、CH

15、Cl3等。鍵角與109°28相近）四、配位化合物小結(jié)Cu(NH3)4SO4硫酸化四氨合銅Cu中心原子 NH3配位體 N配位原子 4配位數(shù)1、中心離子或原子(也稱形成體)：有空軌道主要是一些過渡金屬，如鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鉑等金屬元素的離子；或是具有高氧化數(shù)的非金屬元素，硼，硅、磷等，如NaBF4 中的B、K2SiF6中的Si和NH4PF6中的P；或是不帶電荷的中性原子，如Ni(CO)4, Fe(CO)5中的Ni, Fe都是中性原子2、配位體和配位原子：有孤對電子常見的配位體：含氮配位體NH3；含硫配位體SCN-；含鹵素配位體 F-、Cl-、Br-、I-；含碳配位體CN-、CO；含

16、氧配位體H2O、OH-等3、配位數(shù)：與中心離子直接以配位鍵結(jié)合的配位原子個數(shù)例：AlF63- 配位數(shù)6 、 Cu(NH3)4SO4 配位數(shù)4 中心離子的電荷高，對配位體的吸引力較強(qiáng)，有利于形成配位數(shù)較高的配合物。中心離子半徑越大，其周圍可容納配體就越多，配位數(shù)越大。4、配合物的命名：關(guān)鍵在于配合物內(nèi)界（即配離子）的命名。命名順序：自右向左：配位體數(shù)（即配位體右下角的數(shù)字）配位體名稱“合”字中心離子的名稱中心離子的化合價。：配位陰離子配合物-配位陰離子“酸”外界K2SiF6 六氟合硅酸鉀KPtCl5(NH3)五氯·一氨合鉑酸鉀Na3AlF6六氟合鋁酸三鈉：配位陽離子配合物 “某化某”或

17、“某酸某” Co(NH3)6Br3三溴化六氨合鈷Cu(NH3)4Cl2二氯化四氨合銅：中性配合物PtCl2(NH3)2二氯·二氨合鉑Ni(CO)4四羰基合鎳經(jīng)典例題 例題1、用價層電子對互斥模型推測下列分子或離子的空間構(gòu)型。BeCl2_SCl2_SO32-_SF6_思路點(diǎn)撥：VSEPR模型預(yù)測分子立體結(jié)構(gòu)方法：首先確定中心原子的價層電子對數(shù)，然后確定中心原子有無孤對電子，再結(jié)合實(shí)際例子分析。若中心原子周圍的原子數(shù)與孤對電子對數(shù)之和分別為2、3、4，則VSEPR理想模型（注：與分子的立體結(jié)構(gòu)不同）分別是直線形、平面形、四面體形，再判斷分子或離子的空間構(gòu)型解析：BeCl2分子中心原子Be

18、，孤對電子數(shù)+結(jié)合的原子數(shù)=0+2=2，VSEPR理想模型為直線形，無孤對電子，VSEPR理想模型就是其空間構(gòu)型，所以BeCl2分子為直線形。SCl2分子中心原子S，孤對電子數(shù)+結(jié)合的原子數(shù)=2+2=4，VSEPR理想模型為四面體形，有2對孤對電子，所以SCl2分子空間構(gòu)型為V形。SO32-離子中心原子S，孤對電子數(shù)+結(jié)合的原子數(shù)=1+3=4，VSEPR理想模型為四面體形，有1對孤對電子，SO32-離子空間構(gòu)型為三角錐形。SF6分子中心原子S，孤對電子數(shù)+結(jié)合的原子數(shù)=0+6=6，VSEPR理想模型為八面體形，無孤對電子，VSEPR理想模型就是其空間構(gòu)型，所以SF6分子為正八面體形【答案】直線

19、形 V形 三角錐形 正八面體形總結(jié)升華：對于一個ABn型的共價型分子，中心原子A周圍電子對排布的幾何形狀，主要取決于中心原子A的價電子層中的電子對數(shù)（成鍵電子對數(shù)+孤對電子數(shù)），這些電子對的位置傾向于分離得盡可能遠(yuǎn)，使它們之間的斥力最小。由于孤對電子對成鍵電子的斥力影響較大，所以含有孤對電子對的分子中鍵角比理想模型的鍵角要小一些舉一反三：【變式訓(xùn)練】填寫下表中各分子或離子的中心原子的孤對電子對數(shù)及結(jié)合的原子數(shù)，據(jù)此應(yīng)用VSEPR理論判斷各分子或離子的構(gòu)型化學(xué)式中心原子含有孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型H2SNH2 BF3 CHCl3 SiF4 【答案】化學(xué)式中心原子含有孤對電子對數(shù)中

20、心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型H2S22V形NH2- 22V形BF3 03平面三角形CHCl3 04四面體SiF4 04正四面體 例題2、應(yīng)用雜化軌道理論判斷多原子分子的雜化方式及立體結(jié)構(gòu)化學(xué)式中心原子孤對電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)PO43- SO3 NCl3 HCNSO2 思路點(diǎn)撥：首先判斷雜化軌道的數(shù)目，中心原子的孤對電子對數(shù)與相連的其他原子數(shù)之和，就是雜化軌道數(shù)；然后得出雜化軌道的類型；三種雜化軌道的軌道形狀，sp雜化的直線形雜化軌道，sp2 雜化的平面三角形，sp3雜化的四面體構(gòu)形解析：比如CH4分子中心原子C，其雜化軌道數(shù)=孤對電子對數(shù)+其相連的其他原子數(shù)=0+4=4，有4個雜化軌道，即sp3雜化，正四面體形【答案】化學(xué)式中心原子孤對電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)PO43- 04sp3 正四面體形SO3 03sp2 平面三角形NCl3 14sp3 三角錐形HCN02sp 直線形SO2 22sp3 V形總結(jié)升華：雜化軌道只用于形成鍵或