第二章 第二节 分子的空间结构-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2学习手册（人教版）

第二节　 分子的空间结构 1. 知道可以用红外光谱技术测定分子结构。 2. 能运用价层电子对互斥模型和杂化轨道 理论预测和解释简单分子或离子的空间 结构。 　 知识点 1　 分子结构的测定 分子和原子一样, 从一种能量状态改 变到另一种能量状态也有光的吸收或发射, 由此所形成的吸收或发射光谱, 称为分子 光谱。 分子光谱包括从紫外到远红外直至微波 谱。 分子中, 分子绕轴转动形成远红外光谱 或微波谱; 原子在平衡位置附近振动形成红 外光谱; 价电子在不同能级的分子轨道间跃 迁形成紫外—可见光谱。 分子光谱提供了分子结构的相关信息, 因而可通过分子光谱推测分子的结构。 　 知识点 2　 多样的分子空间结构 分子的空间结构是指分子中的原子在三 维空间中的几何学关系和形状。 单中心多原子分子的基本空间结构类型 如下表所示: 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 单中心多原子分子的基本空间结构类型 分子中原子数 化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构名称 3 CO2 O ·· ·· ···C····O ·· ·· O C􀪅 O􀪅 180° 直线形 H2O H··O ·· ·· ·· H O H H 105° V 形或角形 4 CH2O ··O·· ·· H··C ····H O C􀪅 H H 约 120° 平面三角形 NH3 H H ··N ·· ·· ··H N H H H 107° 三角锥形 5 CH4 H H ··C ·· ·· ··H H 109°28′ 正四面体形 26 第二章　分子结构与性质　 此外, 还有一些单中心多原子分子呈其 他空间结构类型, 如 PCl5 为三角双锥形, SF6 为八面体形。 分子的空间结构与其稳定性有关。 　 知识点 3　 价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型 ( VSEPR model) 是用以预测简单分子或离子的空间结构的理 论模型。 其要点是: 1. 多原子共价分子或离子的空间结构是中 心原子周围的价层电子对 (包括中心原 子与成键原子之间的成键电子对和中心 原子价电子层上未成键的孤电子对) 相 互排斥的结果。 根据能量最低原理, 价层电子对之间由 于相互排斥而趋向于尽可能地彼此远离, 因 此, 总是采取排斥作用最小的对称空间分 布, 如下表所示: 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 中心原子价层电子对的空间分布方式 价层电子对数 2 3 4 5 6 空间分布 VSEPR 模型名称 直线形 平面三角形 四面体形 三角双锥形 八面体形 2. 中心原子价层电子对数的计算方法 (1) 价层电子对数 = 成键电子对数+孤电子 对数 (2) 成键电子对数=与中心原子成键 (不管 是单键还是多重键) 的原子数 　 　 由于每个多重键仅有一个空间指 向, 因此, 每个多重键的成键电子对数 视为 1。 (3) 孤电子对数= 1 2 (中心原子的价电子数 -被其他成键原子结合的电子数) 1. 被其他成键原子结合的电子数 =与中心原子成键的原子数×与中心原 子成键的原子的化合价的绝对值。 2. 若中心原子的价电子数-被其他 成键原子结合的电子数 = 1, 则孤电子 对数视为 1, 因为 1 个电子也要占据 1 个轨道。 例如 NO2 分子, 中心 N 原子 的价电子数为 5, 每个 O 原子结合 2 个 电子, 剩余的孤电子数为 1, 因为该电 子也要占据 1 个轨道, 故 NO2 分子中 N 的孤电子对数要视为 1。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 27 (4) 对于阳、 阴离子, 其所带的正、 负电 荷均视为中心原子失去或得到电子所 致。 3. 根据中心原子的价层电子对数确定多原 子共价分子或离子的 VSEPR 模型, 略去 VSEPR 模型中中心原子上的孤电子对, 便得到分子或离子的空间结构, 如下表 所示: 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 几种分子或离子的空间结构与 VSEPR 模型的关系 分子或离子 中心原子上的 孤电子对数 分子或离子的 价层电子对数 VSEPR 模型 VSEPR 模型名称 分子或离子的 空间结构 分子或离子的 空间结构名称 SO3