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对于我们经常遇到的分子或离子[特别是以非金属原
子为中心的单核 (即单中心 ) 分子或离子 , 用这一理论模
型预言的立体结构很少与事实不符。
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VSEPR模型的要点: ● 用通式 AXnEm 来表示所有只含一个中心原 子的分子或离子的组成,式中A 表示中心原子, X表示配位原子(也叫端位原子),下标n表示配位 原子的个数, E表示中心原子上的孤对电子对,下 标 m是电子对数。已知分子或离子的组成和原 子的排列顺序时, m值可用下式确定: m=(A的族价-X的化合价×X的个数+/-离子的 电荷数)/2
O H3C C NH2 H3C C ONH2+
苯和乙酰胺的“共振杂化体”
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2-2 价层电子互斥模型(VSEPR)
分子的立体结构决定了分子许多重要性质,例如分 子中化学键的类型、分子的极性、分子之间的作用力大 小、分子在晶体里的排列方式等等,而路易斯结构式未 能描述分子的立体结构。 ● 无机分子的立体结构通常是指其 s- 键的分子骨架在 空间的排布。这种分子骨架可以用现代实验手段测定。 ● 实验证实,属于同一通式的分子或离子,其结构可能 相似,也可能完全不同。 如 , H2S 和 H2O 属同一通式 H2A,结构很相似,都是角 型分子,仅夹角度数稍有差别,而CO32-离子和SO32-离子 属同一通式 AO32-, 结构却不同 : 前者是平面型 , 后者是立体 的三角锥型。
把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释为两个原子各取 一 个 电 子 配 成 对 , 即 : “ —” 是 一 对 共 用 电 子 , “ ”是2对共用电子,“ ” 是3对共用电子。 路易斯还认为,稀有气体最外层电子构型(8e- )是 一种稳定构型,其他原子倾向于共用电子而使他
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的最外层转化为稀有气体的 8 电子稳定构型—8 隅律。 路易斯又把用“共用电子对”维系的化学作用力称为 共价键。后人称这种观念为路易斯共价键理论
Cl Cl
32e-
28e-
24e-
32e-
SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的路易斯结构式
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●
泡林共振论 对于可以写出几个相对合理的路易斯结
构式的分子,泡林提出了共振论,认为分子的真实结构 是这些合理路易斯结构式的共振杂化体,每个结构式则 称为一种共振体,泡林还用符号“ ”,把分子的共 振体联系起来
第二章 分子结构
基本要求 ⒈掌握价层电子对互斥理论的基本内容及应用。 2.了解杂化轨道理论、共轭大π键和共价分子的性
质。 3.理解分子间力的概念,分清化学键和分子间力的 区别。 4.掌握氢键的特征和形成条件,以及对物质的物理 性质的影响。 5.了解现代价键理论和分子轨道理论的主要点。
● 通式 AXnEm 里的 ( n+m) 的数目称为价层电子
对数,令n+m=z,则可将通式AXnEm改写成另一种 通式AYz; VSEPR模型认为,分子中的价层电子 对总是尽可能地互斥,均匀地分布在分子中, 因此,z的数目决定了一个分子或离子中的价层 电子对在空间的分布(与分子立体构型不同),由此 可以画出VSEPR理想模型:
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2-1 路易斯结构式
●
弗兰克兰结构式 用元素符号加划短棍“-”的形式
来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。原子 间用“-”相连表示互相作用了“1 价”,如水的结构 O H 表示互相用了“2价” 式为 H ,用
●
路易斯结构式 [Gilbert Newton Lewis,US(1875-1946)]
●
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H2O
H2S
SO32CO32-
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1. 价层电子互斥模型
吉列斯比(R.J.Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在50年
代提出了一种简单的模型用来判断某一个分子或离子
的立体结构 , 定名为价层电子对互斥模型 , 简称 VSEPR
模型(Valence Shell Electron Pair Repulsion)。
添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构, 也叫电子结构式(electronic structure)
●
电子结构式
孤对电子 未用于形成共价键的非键合电子 , 在写结构 式时常用小黑点表示孤对电子,如:
H O H
H N H H
H O H H C C O H
N N
水、氨、乙酸和氮气的路易斯结构式
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E E E H N H N H H H H H H H H H C H C H H H H
●“分子立体构型”是指不包括孤对电子对的AXn中的
AY4 AXn
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O H O H
AYz中的z个价层电子对之间的斥力的大小有如下顺序: i. l-l>>l-b>b-b(l为孤对电子对;b为键合电子对) 由于键合电子对受到左右两端带正电原子核的吸引,而 孤对电子对只受到一端原子核吸引,相比之下,孤对电子 对较“胖”,占据较大的空间,而键合电子较“瘦”,占 据较小的空间。
分子的几何构型取决于中心 A 的价层中电子对的排斥 作用。分子的构型总是采取电子对排斥力最小的结构。
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例如: 分子 SO2 SO3 SO32- SO42- NO2+ m 1 0 1 0 0 注:有时,计算出来的m值不是整数,如NO2, m=0.5,这时应当作 m=1 来对待,因为,单电 子也要占据一个孤对电子轨道。
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z
2
3
4
5
6
模型 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体
Y Y Y Y A A Y A Y A Y A YY Y Y Y Y Y Y Y
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Y
Y
Y
Y
A 和 n 个 X( 配位原子 ) 在空间的排布,只有当 AXnEm 中的 m=0 时,即 AYZ=AXn 时, VSEPR 模型才是分子立体构型, 否则,得到 VSEPR 模型后要略去孤对电子对,才得到它 们的分子立体构型,如:H2O,NH3,CH4都是AY4,它们的分子 立体构型为: 分子 H2O NH3 CH4 构型 角形 三角锥体 正四面体
注意: 书写路易斯结构式应注意 : 结构式中的短横线 数与分子中的键合原子的化合价相符,价电子总数 等于分子中所有原子的价电子之和 例1. 画出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的 路易斯结构式
O S
O
H O N
O O
24e-
H O H O S O O C
O O
O O S
O O