分子杂化轨道学案
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分子杂化轨道学案
一、常见分子的空间构型
1. 双原子分子都是直线形，如：HCl 、NO 、O 2、N 2 等。
2. 三原子分子有直线形，如CO 2、CS 2等；还有“V ”形，如H 2O 、H 2S 、SO 2等。
3. 四原子分子有平面三角形，如BF 3、BCl 3、CH 2O 等；有三角锥形，如NH 3、PH 3等；也有正四面体，如P 4。 4. 五原子分子有正四面体，如CH 4、CCl 4等，也有不规则四面体，如CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3。 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。
二、价层电子对互斥模型
1. 理论模型
分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对) ，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远 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
(1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。
(2)由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较 “肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺
如下：孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子>成键电子－成键电子
(3)由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键>双键>单键。 3. 价层电子对互斥模型的两种类型
价层电子对互斥模型说明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。
(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
4. 价电子对数计算方法对于AB m 型分子(A为中心原子，B 为配位原子) ，分子的价电子对数可以通过下式确定：
中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m n ＝2
其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子 和硫原子按不提供价电子计算。先根据价电子对数判断分子的VSEPR 模型，再根据中心原子是否有孤对电子判断分子的立体结构模型。 5. 孤电子对数的计算公式 孤电子对数
=
中心原子价电子数-配位原子的价数总和2
6. 用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型 具体步骤：
(1)确定中心原子A 价层电子对数目
中心原子A 的价电子数与配体X 提供共用的电子数之和的一半，即中心原子A 价层电子对 数目。计算时注意：
① 氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所有 的6个价电子。
3－
②如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO 4中P 原子价层子
＋
数应加上3，而NH 4中N 原子的价层电子数应减去1。
③如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。 (2)确定价层电子对的空间构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构 型与价层电子对数目的关系：
(3)分子空间构型确定
根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：
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三、AB m 型杂化类型的判断
1. 公式
1
电子对数n ＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
2
2. 根据n 值判断杂化类型 一般有如下规律：
当n ＝2，sp 杂化；n ＝3，sp 2杂化；n ＝4， sp 3杂化。
1
例如：SO 2 n ＝(6＋0) ＝3 sp 2杂化
21－
NO 3 n ＝＋1) ＝3 sp 2杂化
21
NH 3 n ＝(5＋3) ＝4 sp 3杂化
2
注意： ①当上述公式中电荷数为正值时取“－”，电荷数为负值时取“＋”。
②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。 四、分子几何形状的确定
① BeCl 2分子
中心原子Be 有两个配位原子，故形成σ键的电子对数等于2； 而孤电子对数=2-2/2=0，所以Be 原子的价层电子对数等于2。
BeCl 2分子应是直线型分子：Cl —Be —Cl ，和用杂化轨道理论处理的结果相同，属sp 杂化。
2-
② CO 3离子
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中心原子C 的配位原子数是3，形成σ键的电子对数等于3，孤电子对数=4-6+2/2=0，所以O 原子的价层电子对数=3。
平面三角形结构，属sp 杂化。 ③ NH +离子 4
N 原子的配位原子数是4，即形成σ键的电子对数等于4；
N 原子的孤电子对数=5-4-1/2=0 ，即没有孤电子对。所以中心原子N 的价层电子对数等于4，应是正四面体构型，sp 3杂化。
④ H 2S 分子
价层电子对数=2+6-2/2=4，角形结构，sp 3不等性杂化。
⑤ PCl 5分子
配位原子数=5，孤电子对数=7-5/2=1，共有6对电子，四方角锥，sp 3d 2杂化。 ⑥ ClF 3分子。
中心原子Cl 的配位原子数是3，即形成σ键的电子对数等于3； Cl 原子的孤电子对数=7-3/2=2，所以Cl 原子的价层电子对数=3+2=5。 五对电子应排成三角锥的形状。
2
五、配合物的组成
（1）配合物的内界和外界
（2）配位体（简称配体）：是含有孤对电子对的分子和离子。
（3）中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子。但也有中性原子做配合物形成体。 （4）配位数：直接与中心原子和离子配位的配位原子的数目。 （5）、配合物的命名：自右而左为某酸某或某化某
如：[Zn(NH3) 2]SO4 硫酸二氨合锌（Ⅱ） [Zn(NH3) 4]Cl2 氯化四氨合锌（Ⅱ） K 3[Fe(CN)6] 六氰合铁（Ⅲ）酸钾 K[Pt(NH3)Cl 3] 三氯一氨合铂(Ⅱ)酸钾