5 多原子分子的结构和性质.ppt

●多原子分子的结构包括两方面内容:
(1)组成分子的原子在三维空间的排布次序、相对位置,
通常由键长、键角、扭角等参数描述构型和构象。分子的
几何结构可用衍射方法(包括 X 射线衍射、电子衍射和中
子衍射)测定。
(2)分子的电子结构、化学键型式和相关的能量参数,通
常由分子轨道的组成、性质、能级高低和电子排布描述。分
子的电子结构可用谱学方法(包括分子光谱、电子能谱和
磁共振谱等)测定。
第五章多原子分子的结构和性质
价电子对互斥理论(VSEPR)
价电子对
· 成键电子对(bp)
· 孤对电子对(lp)
价电子对互斥理论认为:
原子周围各个价电子对之间由于互相排斥作用,
在键长一定的条件下,相互间距离愈远愈稳定。
VSEPR :Valence shell electronic pair repelling
1940年提出,用来解释许多化合物的几何构型。
· 价电子对之间排斥力的根源
1. 是各电子对之间的静电排斥力;
2. 是Pauli 斥力,即价电子对之间自旋相同的电子互相回避
的效应。
· 判断分子几何构型考虑的因素:
中心原子周围存在m个配位体L及n个孤对电子对E时,
根据斥力效应应考虑:
1. 多重键中多对电子集中在同一键区可作一个键处理;
2. 孤对电子空间分布的肥大性;
3. 电负性大小。
判断分子几何构型的规则:
1. 为使价电子对间斥力最小,可将价电子对看作等距离地排
布在同一个球面上,形成规则的多面体形式。
★当m+n=2 时,分子为直线形;
★当m+n=3 时,分子为三角形;
★当m+n=4 时,分子为四面体形;
★当m+n=5 时,分子为三方双锥形;
★当m+n=6 时,分子为八面体形。
2. 中心原子A 与 m 个配位体 L 之间所形成的键可能是单键,
双键或三键等多重键。双键和三键可按一个键区计算原子间
的斥力,但电子多空间大,斥力也大,
定性顺序为:
★三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键
用VSEPR方法判断原子A周围配位体和孤对电子对的空间排布
ALmEn
,对相邻电子对的排斥较大。
★价电子对间排斥力大小顺序: lp — lp >> lp — bp > bp—bp
★孤电子对间排斥力随角度的减小迅速增大:
· 夹角≤90o 的构型, lp — lp 斥力很大,构型不稳定;
· lp — lp必须排列在夹角> 90o 的构型中, 斥力小,稳定。
4. 电负性高的配体,吸引价电子能力强,价电子离中心原子较远,占据空间相对较小。
· 等电子原理
等电子原理指两个或两个以上的分子,它们的原子数
相同(有时不算H原子)、分子中电子数也相同,这些分
子常具有相似的电子结构,相似的几何构型,物理性质也
相近。
·价电子对互斥理论对少数化合物判断不准
例如: CaF2, SrF2,BaF2是弯曲形,而不是直线型。
·价电子对互斥理论不能应用的化合物
· 过渡金属化合物(具有全充满、半充满或全空的
d轨道除外)。
杂化轨道理论
1931年Pauling提出,为了解释键角的变化。
杂化轨道
杂化轨道:在一个原子中不同原子轨道的线性组合称为原子
的轨道杂化,杂化后的原子轨道称为杂化轨道。
杂化的目的:更有利于成键。
杂化的动力:受周围原子的影响。
等性杂化轨道和不等性杂化轨道
★在某个原子的几个杂化轨道中,参与杂化的s、p、d
等成分相等(每个杂化后的轨道中含有原轨道的比例
相等),称为等性杂化轨道;如果不相等,称为不等
性杂化轨道。
杂化的规律
★轨道的数目不变,空间取向改变;
★杂化轨道能与周围原子形成更强的σ键,或安排孤对电
子,而不会以空的杂化轨道存在。
杂化轨道
参加杂化的原子轨道
构型对称性实例
sp
sp2
sp3
dsp2
dsp3
dsp3
d2sp3
s , px
s , px , py
s , px , py , pz
dx2-y2 , s , px , py
dz2 , s , px , py , pz
dx2-y2, s , px , py , pz
dz2, dx2-y2, s , px , py , pz
直线型 D∞h CO2 , N3-
平面三角形 D3h BF3 , SO3
四面体形 Td CH4
平面四方形 D4h )42-
三方双锥形 D3h PF5
四方锥形 C4v IF5
正八面体形 Oh SF6
表 一些常见的杂化轨道