分子杂化轨道学案

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分子杂化轨道学案

一、常见分子的空间构型

1.双原子分子都是直线形，如：HCl、NO、O2、N2 等。

2.三原子分子有直线形，如CO2、CS2等；还有“V”形，如H2O、H2S、SO2等。

3.四原子分子有平面三角形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角锥形，如NH3、PH3等；也有正四面体，如P4。 4.五原子分子有正四面体，如CH4、CCl4等，也有不规则四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。

二、价层电子对互斥模型

1.理论模型

分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远 离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。 2.价电子对之间的斥力

(1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。

(2)由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较 “肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺

如下：孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子>成键电子－成键电子

(3)由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键>双键>单键。 3.价层电子对互斥模型的两种类型

价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。

(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。

4.价电子对数计算方法对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定：

中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×mn＝ 2

其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子 和硫原子按不提供价电子计算。先根据价电子对数判断分子的VSEPR 模型，再根据中心原子是否有孤对电子判断分子的立体结构模型。 5.孤电子对数的计算公式 孤电子对数?中心原子价电子数?配位原子的价数总和2

6.用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型 具体步骤：

(1)确定中心原子A价层电子对数目

中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半，即中心原子A价层电子对 数目。计算时注意：

① 氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所有 的6个价电子。

3－

②如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO4中P原子价层子

＋

数应加上3，而NH4中N原子的价层电子数应减去1。

③如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。 (2)确定价层电子对的空间构型

由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构 型与价层电子对数目的关系：

价层电子对数目 2 3 4 5 6 八三角价层电子对构型 直线形 三角形 四面体 面双锥 体 (3)分子空间构型确定

根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：

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A的电子对数 成键电子对数 孤电子对数 几何构型 中心原子A价层电子对的排列方式 ··——A——· ·JIUZHOU EDUCATION Tel；5098155

分子的几何构型实例 BeCl2 HgCl2(直线形) CO2 BF3(平面BCl3三角形) 2 2 0 直线形 3 3 2 0 平面三角形 1 三角形 SnBr2PbCl2形) (V4 0 四面体 CH4(四面CCl4体) 4 3 1 四面体 NH3(三角锥) 2 2 四面体 H2O(V形) 6 6 4 0 八面体 SF6(八面体) 2 八面体 XeF4(平面正方形) 三、ABm型杂化类型的判断

1.公式

1

电子对数n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)

2

2.根据n值判断杂化类型 一般有如下规律：

当n＝2，sp杂化；n＝3，sp2杂化；n＝4， sp3杂化。

1

例如：SO2 n＝(6＋0)＝3 sp2杂化

21－

NO3 n＝(5＋1)＝3 sp2杂化

21

NH3 n＝(5＋3)＝4 sp3杂化

2

注意： ①当上述公式中电荷数为正值时取“－”，电荷数为负值时取“＋”。

②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。 四、分子几何形状的确定

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① BeCl2分子

中心原子Be有两个配位原子，故形成?键的电子对数等于2； 而孤电子对数=2-2/2=0，所以Be原子的价层电子对数等于2。

BeCl2分子应是直线型分子：Cl—Be—Cl，和用杂化轨道理论处理的结果相同，属sp杂化。

2?② CO3离子

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中心原子C的配位原子数是3，形成?键的电子对数等于3，孤电子对数=4-6+2/2=0，所以O原子的价层电子对数=3。

平面三角形结构，属sp杂化。 ③ NH?离子 4N原子的配位原子数是4，即形成?键的电子对数等于4；

N原子的孤电子对数=5-4-1/2=0 ，即没有孤电子对。所以中心原子N的价层电子对数等于4，应是正四面体构型，sp3杂化。

④ H2S分子

价层电子对数=2+6-2/2=4，角形结构，sp3不等性杂化。

⑤ PCl5分子

配位原子数=5，孤电子对数=7-5/2=1，共有6对电子，四方角锥，sp3d2杂化。 ⑥ ClF3分子。

中心原子Cl的配位原子数是3，即形成?键的电子对数等于3； Cl原子的孤电子对数=7-3/2=2，所以Cl原子的价层电子对数=3+2=5。 五对电子应排成三角锥的形状。

2

五、配合物的组成

（1）配合物的内界和外界

（2）配位体（简称配体）：是含有孤对电子对的分子和离子。

（3）中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子。但也有中性原子做配合物形成体。 （4）配位数：直接与中心原子和离子配位的配位原子的数目。 （5）、配合物的命名：自右而左为某酸某或某化某

如：[Zn(NH3)2]SO4 硫酸二氨合锌（Ⅱ） [Zn(NH3)4]Cl2 氯化四氨合锌（Ⅱ） K3[Fe(CN)6] 六氰合铁（Ⅲ）酸钾 K[Pt(NH3)Cl3] 三氯一氨合铂(Ⅱ)酸钾

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