价电子对互斥理论VSEPR.ppt

四、价层电子对互斥理论1.要点：2.⑴分子或离子的空间构型决定了中心原子周围的价层电子数3.⑵价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的斥力斥力最小， 4.⑶通常采取对称结构12. 推断分子或离子空间构型的步骤：推断分子或离子空间构型的步骤：（（1））确定中心原子价层电子对数 价层电子对数 = (中心原子价电子数 + 配位     原子提供的电子数 - 离子电荷代数值)/ 2①① H和(X)卤原子各提供一个价电子，O和S      提供的电子数为0②② 卤素作为中心原子时，提供的价电子数为7③③ O、S作为中心原子时，提供的价电子数为62例：              价电子数                  价电子对数  NH4+              N = 5 + 4 - 1=8     CCl4          N = 8     NO2           N = 5     ICl2-           N = 10    OCl2                 N = 8   PO43-         N = 5+3 = 8444543(2) 根据中心原子价层电子对数，找到相应电子     对的排布，这种排布方式排布方式可使电子对之间的     斥力最小。

电子对数           2            3                   4                5                   6   电子对排布    直线   平面三角     四面体       三角双锥     八面体(3)  分子的构型取决于中心原子的价层电子对       数目数目及电子对的构型构型 NH3        CH4      AsH3          SF2    SF4      ClF34(4)  配位原子按相应的几何构型排布在中心原      子周围，每1对电子连结1个配位原子，剩      下未结合的电子便是孤对电子，孤对电子的      位置会影响分子的空间构型H2O    ICl2-      SF2    SF4      ClF3     XeF2     XeF4       IF55原则: 孤对-孤对的排斥力 >>孤对-成键电子对的        排斥力 > 成键 - 成键电子对的排斥力  在包括有多重键的分子中,多重键作单键处理,      多重键对成键电子对的排斥力大小次序为:     叁键 > 双键  > 单键® 中心原子相同时,配体电负性变大,键角变小。

   (由于对成键电子对吸引力较大，使共用电子对     离中心原子较远,占据空间角度较小).          NF3和 NH3                  SCl2 和   SF2      配位原子相同时,随中心原子电负性变小,键角     减小. NH3 > PH3     OH2 > SH2       P188表  8-11678910五、分子轨道理论问题： B2 、O2  的磁性 （顺磁性）？             H2+可以 稳定存在，？ 1932年，R. S. Mu lliken   F. Hund1. 理论要点：(1)  分子中电子在整个分子范围内运动分子中电子的运动状态称为分子轨道分子轨道是分子轨道是由原子轨道组合成的由原子轨道组合成的2) 分子轨道数目与组成的原子轨道数目相等数目相等3) 分子总能量为电子所具有能量之和能量之和(4)  原子按一定空间位置排列后，电子逐个填       入，构成整个分子11(5)  电子在分子轨道中的排布遵守三原则6)  原子轨道线性组合应符合三原则7)  分子轨道有轨道和轨道2. 不同原子轨道的线性组合(1)  s-s重叠：形成一个成键轨道 s-s，                       一个反键轨道      s-s*(2) s-p重叠：形成一个成键轨道 s-p，                       一个反键轨道      s-p*1213(3)   p-p 重叠：头碰头形成轨道 p-p, p-p* 肩并肩形成轨道  p-p , p-p*14p-d 重叠：肩并肩形成轨道       p-d ，  p-d*15(3)   p-p 重叠：      头碰头形成轨道，肩并肩形成轨道 分别      记作： p-p， p-p*       和      p-p ，  p-p*(4)   p-d 重叠：        肩并肩形成轨道       p-d ，  p-d*        (5)  d-d 重叠：      肩并肩形成轨道       d-d ，  d-d*163. 分子轨道理论的应用(1)   H2分子的形成          电子排布：( 1s) 2(2)    H2+ ：(1s)1      H2电离出一个电子得到H2+            体系能量下降1，可以稳定存在。

3)    He2分子： ( 1s) 2  ( 1s*) 2    稳定化能相抵          消，不能有效成键 He2分子不会存在         He2+存在于氦放电管中，形成三电子键17(4)  第二周期，同核双原子分子的分子轨道第二周期，同核双原子分子的分子轨道          第二周期同核双原子分子的分子轨道 能级图1819  ②第二周期，同核双原子分子的分子轨道         Li，Be， B， C， N  分子轨道为：                                                 O，  F， Ne的分子轨道为：思考题:为什么会有二套轨道? (书195)  以上不同的排布方式可以用钻穿效应钻穿效应解释20③③ 同核双原子分子的分子轨道表达式：同核双原子分子的分子轨道表达式：  Li2   6e                                                                                        KK: 内层电子不成键,  Li2中一个键，键级为1 Be2    8e   键级键级 = （成键电子数（成键电子数-反键电子数）反键电子数）/ 2                                            键级为0，不存在Be2B2   10e键级为1，                                      2个单电子 键，分子有单电子，有顺磁性。

21键级为2逆磁性N2    14eC2   12e键级为键级为3二个二个 键键一个一个键逆磁性逆磁性问题：N2 +  分子轨道电子排布式如何？并比较N2 + 、N2其稳定性22键级为键级为2 1个个 键键 2个个3电子电子 键键 3电子电子 键的键能为正常键的键能为正常 键键能的一半键键能的一半O2  16e顺磁性顺磁性O2+O2O2-O2 2-键级2.521.51未成对电子数1210磁性顺磁顺磁顺磁反磁磁矩？磁矩？？？？？作业：O2+     O2-   O2  O2 2- 分子轨道电子排布式如何?键级?磁性?稳定性?磁矩?键长大小的顺序？23F2 18e键级为11 个键， 逆磁性Ne2 20e键级为0，氖以单原子分子存在24(5)  第二周期异核第二周期异核双原子分子轨道能级双原子分子轨道能级图图遵循能量近似能量近似、、最大最大重叠重叠、、对称性原则对称性原则CO：14      N2 ： 14 有三重键，二个键一个键，逆磁性[12 22 32 42 14 52] 有三重键，二个键一个键25N2 和CO分子轨道符号对照表同核双原子分子N22s2s﹡2py 2pz2px2py ﹡ 2pz ﹡2px ﹡异核原子分子CO 34152 6CO与N2的电子数目相同，互为等电子体等电子体。

 二个或二个以上的分子(或离子), 它们的原子原子数相同，电子数也相同数相同，电子数也相同—— 等电子体等电子体等电子体结构相似，性质有一定的相似性26例如：CO2  、N2O、 N3-、 NO2+ 问题： 写出NO、、NO+ 、、 NO-的分子轨道电的分子轨道电子排布式？子排布式？ 磁性？键级？键长？稳定性？22e中心原子以键与配原子相连，整个分子或离子中还有2个34键BO33- 、 CO32- 、  NO3- 为平面三角形构型ClO4- 、、SO42- 、、PO43- 、、SiO42-均为四面体结构Xe和I-，XeF2和 IF2- ，XeF4 和IF4- 为等电子体XeO3 和 IO3-是等电子化合物，具有相同的构型BN和 C227HF分子轨道的形成HF 的分子轨道的分子轨道电子排布式？电子排布式？ 磁性？键级？12314非键轨道非键轨道成键轨道非键轨道反键轨道HF: 12  22 32 14 4 键级 = 1     1个 键逆磁性分子28化学键理论价键理论(VB)杂化轨道理论(HO)价电子对互斥理论(VSEPR)分子轨道理论(MO)价键理论(VB)简明扼要不能解释分子的几何构型,不能解释分子的磁性杂化轨道理论(HO)可以解释分子的几何构型，但缺乏预见性VSEPR可以预言分子的几何构型，对d0,d5, d10的中心原子有效但不能说明成键原理及键的强度分子轨道理论(MO)引入分子轨道概念，可以说明分子的成键情况，键的强弱和分子的磁性。

不能解决构型问题优缺点29§§8-4 金属键理论金属键理论（自学内容）（自学内容）一、自由电子理论要点要点：金属键是由共用的、能够自由流动的自由电子把许多原子粘合在一起组成的具有金属光泽，导电性，导热性，延展性二、能带理论：要点：要点：(1) 金属晶体中所有的价电子认为是属于整个金(2)        属原子晶格所有2) 分子轨道数目与形成分子轨道的原子轨道数        目守恒30(3)  形成分子轨道间能量差很小，能量基本是连        续的，称为能带 P198            满带            空带            导带            禁带  (4)   能带属于整个分子 ，每个能带可以包括        许多相近的能级         31§§8-5 分子间作用力分子间作用力（自学内容）（自学内容）一、分子间力1. 取向力: 指极性分子间的作用力.2. 诱导力: 极性分子 - 非极性分子之间                  极性分子 - 极性分子之间3. 色散力:非极性分子 - 非极性分子之间                  极性分子 - 非极性分子之间                  极性分子 - 极性分子之间4.特点:(1)键能小，只有几个至几十个kJ·mol-1，比化学键小1-2个数量级。

32(2) 静电短程力， 不具有方向性和饱和性3) 取向力与温度有关，诱导力色散力受温度影      响不大二、氢键具备的条件：1. 分子中心必须有一个与电负性很大的元素形     成强极性键的氢原子2. 电负性大的元素的原子必须有孤对电子，而    且半径要小三、氢键对化合物性质的影响分子间氢键使化合物熔沸点升高分子内氢键使化合物熔沸点降低33本章作业：p 20511, 14, 15, 18, 3916 , 17, 21, 2434本章数学要求    1.熟悉离子键、共价键、金属键的特点及它们的形   成过程；Bom—Haber循环进行计   算，掌握晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响3. 熟练掌握价键理论、杂化轨道理论、VSEPR理论    和分子轨道理论的基本要点及应用讨论分子的    空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态，    分析化合物的键参数及形成过程； 4. 掌握应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原     子分子的分子轨道表达式，分析键参数；5. 了解分子间力及氢键对物质的物理性质的影响 35NO2: N, 2s2 2p3                     2s1 2p4                         (sp2)1    (sp2)1   (sp2)1                        O                 2px1                 2py2                              34O                              2px1       2py2  V型，N-O 键级1.5，N上有单电子，因此NO2易发生双双聚聚，，NO2的N上仅有一个单电子，对N-O 成键电子对排斥作用较弱，故N-O键长缩小键长缩小，键角因 34存在，电子互斥作用增大而比120°大。

因此NO2键角为132°> 120°2pz22pz12pz1教材p205 习题 第16题36NO2+: N, 2s2 2p3                   2s2 2p2                    2s12p3                                            (sp)1     (sp)1                                   O         2s2       2px1                                       34                    34O         2s2                   2px1 2py12py22py12pz12pz12pz2NO2+和CO2为等电子体，N采取sp杂化，键角为180°，2   + 2 34 N-O键级= 1 + 2×(1/2) = 2,键级最大，键长最短37NO2-:N, 2s2 2p3                 2s2 2p4                   2s12p5                          (sp2)2   (sp2)1    (sp2)1 O     2s2                2px1                2py2                 34 O     2s2                            2px1    2py22pz22pz12pz1NO2和 NO2-中的N均为sp2杂化， 2   + 1 34, N-O 键级,但 NO2-的N有一对孤对电子，对N-O 成键电子对排斥作用，使N-O 键削弱，键长略增，键角因为孤对电子的排斥作用而减少。

NO2的N上仅有一个单电子，对N-O 成键电子对排斥作用较弱，故N-O键长缩小，键角因34存在，电子互斥作用增大而比120°大38由VSEPR推测Cs+ [BrICl] – 的空间构型Cs+与[BrICl] -为离子键[BrICl] -中电负性最小(原子量最大)的卤素原子为中心原子中心原子I价层电子对 = (7+1+1+1) / 2 = 5对     价电子几何分布价电子几何分布：tbp (三角双锥体三角双锥体)  中心原子采取sp3d（对应“价键理论”sp3d杂化）    分子几何构型：直线型分子几何构型：直线型对于[BrICl3] –，⑴画出几何构型，⑵指出孤对电子数目，⑶分子构型对键角做出说明39Cl2O： O中心原子价电子对数目 =(6+1+1)/ 2 = 4 价电子几何分布:四面体,   sp3 杂化, 分子几何构型,V型，二对孤对电子 O的电负性比Cl的电负性大，对孤对电子的排斥作用小，使得∠ ClOCl比109º大 Cl—O间为1个键,键长接近单键键长ClO2 :Cl中心原子价电子对数目 = 7 / 2 = 3.5 → sp2 ?  sp3 ?    结合键角、键长、磁性、是否双键等分析。

    键角 ∠OClOº →sp2 ,  排除sp3  Cl-O部分双键, Cl-O键长149 pm < Cl-O单键     (170pm)参看元素无机化学  p. 24P205 习题17 Cl2O  ClO240OF2 °)小于  H2O  (104.5 °) 的键角，Cl2°)的键角大于 H2O的键角，请给予解释 F的电负性大于O,大于H，故OF2中O周围的电子密度小于H2O中的情形，∠FOF  < ∠ HOH, 而在Cl2O中Cl-O间有键的成分，O周围电子对间斥力加大，键角变大41OF2 °)小于  H2O  (104.5 °) 的键角，Cl2°)的键角大于 H2O的键角，请给予解释 F的电负性大于O,大于H，故OF2中O周围的电子密度小于H2O中的情形，∠FOF <∠ HOH, Cl2O：分子几何构型V型，二对孤对电子 O的电负性比Cl的电负性大，对孤对电子的排斥作用小，另外，O上的孤对电子可以部分进入Cl的3d轨道，孤对电子间的斥力变小，使得∠ ClOCl比109º大 Cl—O间为1个键,键长接近单键键长OF2:分子几何构型V型，二对孤对电子, F的电负性大于O,大于H，故OF2中O周围的电子密度小于H2O中的情形，∠FOF <∠ HOH, 而在Cl2O中Cl-O间有键的成分，O周围电子对间斥力加大，键角变大。