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1、分子空间构型确定方法所谓“分子立体结构” 是指组成分子中的原子的空间关系问题。显然，由两个原子 组成的分子空间构型是直线形，但绝大局部分子是由两个以上原子构成的，那么，如何预测 和确定多原子分子的空间构型呢。为理解释分子的空间结构，发展了多种结构理论。一. 价层电子对互斥（VSEPR）模型1理论模型分子中的价电子对（包括成键电子对和孤对电子对），成键电子对和孤对电子对会影响 分子的空间构型，因为分子中的成键电子对及中心原子上的孤对电子对相互排挤，结果趋向 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电子对之间的排挤越大，夹角越小；因为成键电子对受两个原子核的吸
2、引，则电子云比较紧缩，而孤对电子对只受到中 心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近的的电子对的斥力较大，故电子对之间的斥力 大小顺序依次为:孤对电子对一孤对电子对孤对电子对一成键电子对成键电子对一成键 电子对；因为三键、双键比单键包含的电子数多，故斥力大小顺序依次为：三键双键单 键。3VSEPR 模型的类型价层电子对互斥（VSEPR）模型指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，不包括孤对电子对。当中心原子的价电子都用于成键，无孤对电子时，价层电子对的空间构型与对应的 分子空间构型相同。对ABn型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，n值为中心原子直接结合的原子数
3、。 其分子空间构型可用中心原子周围的原子数n预测：n=2，直线形，如CO2； n=3，平面三 角形，如CH2O； n=4，正四面体形，如CH4。当中心原子有孤对电子时，其要占据中心原子周围的空间，并参与互相排挤，使分 子表现的不同立体构型，价层电子对的空间构型与对应的分子空间构型不同。如H2O和NH3的中心原子上分别有2对和1对孤对电子,跟中心原子周围的成键电子 对加起来都是 4，它们互相排挤，价层电子对的空间构型同为四面体,但分子空间构型 H2O 为 V 形， NH3 为三角锥形，并且孤对电子比照成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电 子对的排挤作用较大，为使电子对相互排挤最小，那么h2o、
4、nh3分子相对应的键角必然逐 渐变小,H2O分子中的两个HO键键角为105,NH3分子中的NH键之间键角为107。VSEPR 模型是模型化方法的具体表达，它把原子数相同、价电子数相同的一类化学 粒子的结构加以概括，表达了等电子原理的思想o VSEPR模型预测分子立体结构方法：首 先确定中心原子的价层电子对数判断分子的VSEPR模型（注意：分子中的双键、三键要作 为一对电子对待），然后确定中心原子是否有孤对电子来确定分子的立体结构。二. 分子空间构型与VSEPR模型关系价层电子对互斥模型是为理解释分子的立体结构，所以应学会利用这种理论判断某些 分子、离子的空间立体结构。其一般规律为：判断中心原子
5、的孤对电子数找出与中心原子相连的原子个数若二者相加等于2, VSEPR模型为直线形，分子空间构型为直线形；若二者相加 等于3, VSEPR模型为平面三角形，分子空间构型为V形或平面三角形；若二者相加等于 4， VSEPR模型为四面体形，分子空间构型为三角锥形或（正）四面体形。分子类型代表物与中心原 子相连的 原子数孤对 电子 对VSEPR模型分子空间 构型三原子分子AB2CO220直线形直线形ab2SO221平面三角形V形四原子分子ab3BF330平面三角形平面三角形ab3nh331四面体三角锥形五原子分子AB4CC1440正四面体正四面体三. 例析拓展例1.已知纯水中存有2H2O L一 H3
6、O+OH -，液氨中存有2NH3LNH2 +NH4+o PC15是一种白色固体，某同学对PCl5实行以下实验：将其加热至160C升华，测得150C时 蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g/L，且为非极性分子，同时测得PCl键键长有204pm 和211pm两种。若将PCl5蒸气加热到250C时测得压强为初始时的2倍。将蒸气加压时在 148C液化，形成的熔融体能导电，测得PCl键键长有198pm和206pm两种。由以上数据 和事实分析以下问题：在180C时，PCl5蒸气中可能存有什么分子？并指出立体构型。在250C时，PCl5蒸气中可能存有什么分子？并指出立体构型。PC15是共价型分子化合物，熔融
7、时为什么能导电？存有什么微粒？并指出立体构型。解 释有两种PCl键键长的原因。解析：（1）M=9.3X22.4=208.3，与PCl5相对分子质量208.5接近，故为PCl5。因为PCl5 没有极性，故空间结构对称，且有两种键长，则PCl5分子立体构型为三角双锥形。压强比等于物质的量比，则PCl5蒸气加热到250C时，产生气体物质的量是PCl5蒸气 的2倍，因为PCl5=PCl3+Cl2，则PCl5蒸气中可能存有PCl3和Cl2，PCl3中心原子P有三 对成键电子对和一对孤对电子对，则PCl3分子立体构型为三角锥形。显然Cl2为直线型。PCl熔融PCl + + PCl ，则PCl5熔融时产生了
8、离子，PCl5熔融时能导电，PC1 +46554中心原子P与Cl形成四对成键电子对，则PCl+为正四面体，PCl -中心原子P与Cl形成46六对成键电子对，则PCl -为正八面体，故前者键长为198pm，后者为206pm，即有两种P6Cl键长。例2.晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中 含有20个等边三角形和一定数目的顶点，每个顶点上各有一个硼原子， 试观察图形回答:这个基本结构单元由个硼原子组成，共含有个B-B键。假设将晶体硼结构中每个顶点均削去，剩下局部的结构与c60相同，则C60由个正五边形和个正六边形构成。解析：每个硼原子被5个正三角形占有，即每个正三角形共有硼原子数为3X1/5=3/5 个，则基本结构单元共有硼原子数为20X3/5=12个；每个键被2个正三角形占有，即每个 正三角形共有键为3X1/2=3/2个，则基本结构单元共有键为20X3/2=30个。因为该基本 结构单元有12个硼原子，即有12个顶点，每削去1个顶点，将与相邻的5个正三角形产生 5个交点，即得到5个顶点和1个正五边形，故削去所有顶点后，产生了 12X5=60个顶点， 12个正五边形。设产生的正六边形有x个，因为每个顶点被三个正五边形或正六边形占有, 则 12X1/3X5+xX1/3X6=60 解得 x=20。答案：123012 20
分子空间构型确定方法
