价层电子对理论
其m中为:配AB位m原型子分的子个或数离。子,A为中心原子,B为配位原子, 中心原子的价层电子对数,包括成键电子对和未成键的
孤电子对数。 电子对位置怎样排列,倾向于分离得尽可能远些,即电
子对所占据轨道间的夹角尽可能越大越好,使电子对间 的排斥力最小,这样的结构才稳定。
例这如两:个Be成C键l2分电子子中对,只B有e原排子在中价心层B共e有原两子对两电侧子斥, 力才最小,形成的分子才最稳定,因此BeCl2分 子的空间构型为直线形,键角180º。
例如:NH3分子中,中心N原子价层电子对数 为4,电子对排布为四面体,而NH3分子的空 间构型为三角锥型,有一个孤电子对未成键, 而且孤电子对与成键电子对的排斥作用大于成 键电子对的排斥作用,因此,NH3分子的键角 被压缩,只有107.3º。
再如:H2O分子中,中心O原子价层电子对数 为4,电子对排布为四面体,而H2O分子的空 间构型为V型,有两个孤电子对未成键,因此, H2O分子的键角被两个孤电子对压缩,压缩得 更厉害,比氨的键角还要小,只有104.5º。
2.价层电子对间排斥力的大小,取决于电子对间 的相距角度和电子对的成键情况。
其一 电子对间的相距角度越大,排斥力越小。
其二 电子对的成键情况,是孤电子对还是成键电 子对? 是单键还是多重键?
它们的斥力大小顺序为:
①孤电子对-孤电子对 ﹥ 孤电子对-成键电子对 ﹥ 成键电子对-成键电子对
原因:成键电子对因受两核吸引,电子云紧密,对其相 邻电子对的斥力弱于仅受一个核吸引的孤电子对对其 相邻电子对的斥力。
注意:如果排列不止一种结构按下列规则确定:
1、考虑分子中相距角度较小的三种电子对的排斥作用,即 (1)孤电子对-孤电子对(孤-孤)
(2)孤电子对-成键电子对(孤-成) (3)成键电子对-成键电子对(成-成)
2、选定“孤-孤”或“孤-”或“成-成”斥力作用最少 的构型为最稳定构型。
三、应用
1、BeCl2分子 中心原子铍有两个价电子,每
问题一:分子的几何构型与电子对构型的关系
若配体数和电子对数相一致,各电子对均为成键 电对,则分子构型和电子对构型一致。当配体数少于 电子对数时,一部分电子对成为成键电对,另一部分 电子成为孤对电子,确定出孤对电子的位置,分子构 型才能确定。
问题二:配体数可不可能大于电子对数呢?
回答是否定的,配体数不可能大于电子对数。否则 就有配体未成键,这样的分子不可能存在。
Cl o 111.4
124.3o CO
H Cl
3.如果分子或离子中有双键、三键等多重键时, 将多重键当单键处理(当一对电子处理)。 如CO2分子 O= C= O 当单键处理 O- C- O
根据以上理论就可给出中心原子的价层电 子对的空间构型以及形成的分子的空间构型。
价层电子对和电子对空间构型的关系
化学键理论的主要目标不仅要解释分子
的结构,更重要的是希望能预见分子的结 构,进而了解分子的极性、分子的磁性、 分子间作用力的类型及大小、分子在晶体 中的排列方式等等。
能否在只知道分子或离子的组成以及中 心原子的价层电子数的基础上就能预见分 子或离子的结构呢?
能、回答是肯定的。
在上世纪40年代,希吉维克(Sidgwick) 和坡维尔(Powell)在总结实验事实的基础上 提出了一种简单的理论模型,用以预测简 单的多原子分子或离子的立体结构。这种 理论模型后经吉列斯比(R.J.Gillespie)和尼 霍尔姆(Nyholm) 加以发展,定名为价层电 子对互斥模型,简称VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion)模型。
2对电子 3对电子 4对电子 5对电子 6对电子
180 o
· ·
A
··
· ·
120o
A
· ·· · ·
· ··
109.5o
A
·
··
··
90o
· ·
A
·· ··
··
·
120o
· ·
· ·
·
· ·
90o
A···来自· ·直线形 180 o 三角形 120 o
四面体
o 109.5
三角双锥
o 90 ,
120o
八面体90o,180o
个氯原子各提供一个电子,电子数 为4,电子对数为2,电子对理想构 型为直线型,分子构型为直线型。
Cl—Be—Cl
2、CO2分子 中心原子碳有四个价电子,氧
二、判断分子结构的规则
(一)确定中心原子价层电子对数(成键和未成键)
把中心原子原有的价电子数加上其它原子提供给
中心原子共用的电子数,再除以2。
1、氢与卤素每个原子提供1个电子。 2、氧族元素作为配体时不提供电子,当作中
心原子时,提供出所有6个价电子。 3、若为离子,则应加上或减去与电荷相应的
电子数。
②三键 ﹥ 双键 ﹥ 单键
原因:多重键比单键包含的电子数目多,斥力大小不同。 因此对于含多重键的分子或离子来说,虽然其∏键电子 不能改变分子的基本形状,但对键角有影响。
一般是单键的键角较小,含多重键的键角较大。
例如:COCl2和HCHO分子中,它们含双键的键角分别大于
单键间的夹角。
H 121 o 118 o C O
再如:BF3分子中,B原子价层有三对电子,这三 个成键电子对只有按平面三角形排布斥力才最
小,形成的分子才最稳定,因此B 间构型为平面三角形,键角120º。
F
3分子
的空
而CH4分子中,C原子价层有四对电子,这四个成 键电子对只有按四面体排布斥力才最小,因此 CH4分子的空间构型为正四面体,键角109.5º。
应用该模型不需要原子轨道的概念, 只需写出分子或离子的电子式,它的结构 就可容易地判断出来。
2-3 价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
一、基本要点 1.在一个ABm共价分子或离子中,中心原子周围
电子对排布的几何形状,主要决定于中心原子 的价层电子对数。这些电子对的位置倾向于分 离得尽可能远些,使电子对间的排斥力最小。
(二)根据中心原子周围电子对数目,给定电子 对的理想构型
注意:当出现奇数电子对时,把单个电子当作
电子对计算。 例如:NO2中N的价电子为5个,当3对处理。
(三)绘出构型图 把配位原子排在中心原子周围,用一个电子
对连接一个配位体,剩下的孤对电子也摆在一定 位置上。
(四)根据电子对间的相互排斥作用大小,确定斥 力最小的稳定构型