VSEPR模型判别分子构型.doc
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1、1940年,西奇威克(Sidgwick)等在总结实验事实的基础上提出了一种简单的模型,用于预测简单分子或离子的立体结构。六十年代初,吉列斯比(RJ.Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)等发展了这一模型。因该模型思想方法质朴浅显,在预见分子结构方面简单易行,而成为大学基础化学的基本教学内容,并于新一轮课程改革中引入高中化学教学。这就是价层电子对互斥模型(Valence Shell Electron Pair Repulsion),常以其英文的缩写形式VSEPR来表示。1、来自生活中的一个游戏现象吹气球是大家熟悉的生活游戏,如果将每个气球吹成一样大小,将其中的两个通过吹气口系在一起,你会
2、发现这两个气球自然成一直线,再向其中加入一个气球并通过吹气口系在一起,你会发现这三个气球均匀地分开成正三角形分布。依次再向其中加入一个气球并通过吹气口系在一起,你会有什么预期?你会发现结果与你的预期如此地吻合:四个大小相同的气球成正四面体分布,五个大小相同的气球成三角双锥分布,六个大小相同的气球成正八面体分布。见图:我们很容易从这一游戏现象受到启迪:当物体所占空间因素相同时,它们彼此趋向均匀分布。这一规律在自然界乃至人类社会生活中并不鲜见,我们不难找到类似的和接近的例子。2、VSEPR模型要点VSEPR模型认为,分子的几何构型总是采取电子对排斥作用最小的那种结构。因为这样可使体系的能量最低,中
3、心原子价层的电子对总是按照最合适的空间方式进行分布。见下表。电子对数电子对的空间分布空间分布几何构型2直线3在角形4四面体5三角双锥6八面体VSEPR模型简朴通俗,应用简单易行,显现了它的独特魅力并引人入胜。3、VSEPR模型判别分子构型的基本程序中心原子的价层如果没有孤电子对,那么每一个电子对就代表一个共价键,此时电子对的空间分布就是分子的几何构型。例如,BeCl2分子中Be原子的两个价电子分别与两个Cl原子形成的两个共价键,没有孤电子对,故它是直线型结构。又如CH4分子中的C原子价层有四个电子对,这四个价电子对代表了四条C-H健,C原子价层无孤电子对,故CH4属四面体结构。如果中心原子的价
4、层存在孤电子对时,则应先考虑不同电子对之间的斥力后,再确定分子的构型。不同电子对间斥力的大小的顺序是:孤电子对-孤电子对孤电子对-键电子对键电子对-键电子对。价层电子对互斥模型是根据中心原子周围价层电子对的数目,确定价层电子对在中心原子周围的理想排布,然后再根据价层电子对间斥力的大小,以体系的排斥能最小为原则来确定分子的几何构型。4、价层电子对和孤电子对的确定用通式AXnLm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(也叫端基原子),下标n表示配位原子的个数,L表示中心原子上的孤电子对,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
5、确定:例如:分子或离子SO2SO3SO32-SO42-NO2+m10100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。通式AXnLm里的(n+m)的数目称为价层电子对数,令n+m=z,则可将通式改写成另一种通式AYz。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,由此可以画出VSEPR理想模型。值得一提的是,这里的价层电子对的“对”未必就是二个电子,事实上一个价层电子对表示一个成键区或表示一个空间占位,这就是如果出现有奇电子(有一个成单电子)或重键,可把这个单电子或重键当作电子对来看待的原因。5、应用VSEP
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