第2节--杂化理论和分子空间构型

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,节 共价键与分子的空间构型,109.5,青开一中 朱晓辉,CH,4,CH,3,CH,2,OH,CH,3,COOH,C,6,H,6,C,8,H,8,CH,3,OH,C,60,C,20,C,40,C,70,碳原子,:,甲烷的,4,个,C H,单键都应该是,键，然而，碳原子的,4,个价层原子轨道是,3,个相互垂直的,2p,轨道和,1,个球形的,2s,轨道，用它们跟,4,个氢原子的,1s,原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,由,1,个,s,轨道和,3,个,p,轨道,混杂,并重新组合成,4,个能量与形状完全相同的轨道。,一、杂化轨道理论,1,、,SP,3,杂化,14,6,为了四,个杂化,轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，,4,个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。,四个,H,原子分别以,4,个,s,轨道与,C,原子上的四个,sp,3,杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的,S-SP,3,键，形成一个正四面体构型的分子。,109.5,2.sp,2,杂化,激发,Sp,2,杂化,重叠,形成,3,个,(sp,2,-p),键,BF,3,分子形成过程,一个,s,轨道和二个,p,轨道杂化,产生三个等同的,sp,2,杂化轨道,sp,2,杂化轨道间夹角,120,，,呈,平面三角形。,sp,2,杂化轨道示意图,BF,3,分子的结构示意图,3.sp,杂化,重叠,激发,sp,杂化,BeCl,2,分子形成过程,形成,2,个,(sp-s),键,进行,sp,杂化时，两个杂化轨道之间的夹角为,180,。因此由,sp,杂化轨道构成的分子具有,直线形的构型,。,sp,杂化轨道示意图,BeCl,2,分子结构示意图,【,小结一,】SP,型的三种杂化,杂化类型,SP,3,SP,2,SP,参与杂化的原子轨道,杂化后的轨道及数目,未参与杂化的价电子层轨道,杂化轨道的空间构型,杂化轨道间的夹角,共价键的类型和数目,实例,杂化类型,sp,1,sp,2,sp,3,参与杂化的原子轨道,1,个,s + 1,个,p,1,个,s + 2,个,p,1,个,s + 3,个,p,杂化轨道数,2,个,sp,杂化轨道,3,个,sp,2,杂化轨道,4,个,sp,3,杂化轨道,杂化轨道间夹角,180,o,120,o,109.5,o,空间构型,直 线,正三角形,正四面体,实 例,BeCl,2,，,C,2,H,2,BF,3, BCl,3,CH,4,，,CCl,4,小结,1,：,sp,型的三种杂化,乙烯分子中键的形成,sp,2,杂化轨道,sp,杂化轨道,两个碳原子的,sp,杂化轨道沿各自对称轴形成,sp-sp ,键，另两个,sp,杂化轨道分别与两个氢原子的,1s,轨道重叠形成两个,sp-s,键，两个,p,y,轨道和两个,p,z,轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的,P-P,键，形成乙炔分子。,大,键 （离域键）,C,6,H,6,思考：,1,、运用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔、苯、石墨和金刚石中,C,原子的杂化方式。,石墨的结构图,金刚石的结构图,小结二：含碳物质（有机物、石墨、金刚石等）中碳原子的杂化方式,NH,3,的空间构型,4,、几种常见分子中心原子杂化类型（,NH,3,、,H,2,O,）,杂化类型,sp,sp,2,sp,3,杂化轨道空间取向,直线形,三角形,四 面 体,杂化轨道中孤对电子数,分子空间构型,直线形,三角形,正四面体,三角锥形,折线 形,实 例,BeCl,2,BF,3,CCl,4,NH,3,H,2,O,键 角,180,120,0 0 0 1 2,几种常见的杂化轨道类型,【,小结三,】,中心原子杂化类型的判断方法,1.,看中心原子有没有形成双键或三键，如果有,1,个三键，则其中有,2,个,键，用去了,2,个,p,轨道，形成的是,sp,杂化；如果有,1,个双键则其中有,1,个,键，形成的是,sp,2,杂化；如果全部是单键，则形成的是,sp,3,杂化。,注意：杂化轨道只用于形成,键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成,键。反之,键的形成不需杂化轨道,2,、根据价层电子对互斥模型判断,共价分子的几何外形取决于分子,价层电子对数目和类型,。分子的价电子对（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,远离,以,减小斥力,而采取,对称,的空间构型。,1,、价层电子对互斥理论（,VSEPR,法）,二、确定分子空间构型的简易方法：,2,、利用价层电子对互斥理论预测,ABn,型分子或离子的空间构型的步骤如下：,（,1,）,.,确定,ABm,中心原子（,A,）的价层电子对数,n,其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，例如：,B,：,3,，,C,：,4,，,N,：,5,，,O,：,6,，,X,：,7,，稀有气体：,8,配位原子提供电子数的计算方法：,H,、卤素只提供,1,个共用电子；, 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；,当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供,6,电子,在,ABm,分子中,A,与,B,之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。如,CO,2,为直线型。,离子的空间构型也符合此理论,离子的价电子对数计算：要注意加减离子所带电荷数,例如：,SO,4,2-,价电子对数,=(6+0+2)/2=4,中心原子的价层电子对的排布和,AB,n,型共价分子的构型,几何构型,成键电子对数,孤对电子对数,分子类型,中心原子的价层电子对的排布方式,分子空间构型,实 例,直线形,2,3,平面,三角,形,2 0 AB,2,直线形,BeCl,2,3 0 AB,3,2 1 AB,2,价,层,电,子,对,数,平面三角形,BF,3,角形,PbCl,2,价层电子对数,几何构型,成键电子对数,孤对电子对数,分子类型,中心原子价层电子对的排布,分子空间构型,实 例,方式,4,四面,体,4 0 AB,4,3 1 AB,3,2 2 AB,2,正四面体,CH,4,三角锥形,NH,3,角形,H,2,O,化学式,A,的价电子对数,n,中心原子杂化,几何构型,成键电子对数,孤对电子对数,分子空间构型,键角,结构式,BeCl,2,CO,2,BF,3,SO,2,SO,3,CO,3,2-,【,练习,】,应用,VSEPR,理论判断下表中分子或离子,ABm,的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。,化学式,A,的价电子对数,n,中心原子杂化,VP,构型,成键电子对数,孤对电子对数,分子空间构型,键角,结构式,CH,4,CH,3,Cl,NH,3,H,2,O,H,3,+,O,NH,4,+,ClO,3,-,【,练习,】,应用,VSEPR,理论判断下表中分子或离子,ABm,的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。,1,、,下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是,( ),A,CO,2,与,SO,2,B,CH,4,与,NH,3,C,BeCl,2,与,BF,3,D,C,2,H,2,与,C,2,H,4,B,课堂练习,2,、,对,SO,2,与,CO,2,说法正确的是,( ),A.,都是直线形结构,B.,中心原子都采取,sp,杂化轨道,C.S,原子和,C,原子上都没有孤对电子,D.SO,2,为,V,形结构，,CO,2,为直线形结构,D,课堂练习,谢谢！,三,.,等电子原理,具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的空间结构。,符合等电子原理的分子或离子互为等电子体。,等电子原理的某些应用：,（,1,）判断一些简单分子或离子的立体构型：等电子体一般有相同的立体构型。,（,2,）制造新材料方面的应用。,等电子体有相似的性质。,练习,1,、根据等电子原理，判断,下列各组分子属于等电子体的是（ ）,A,、,H,2,O,、,H,2,S B,、,HF,、,NH,3,C,、,CO,、,CO,2,D,、,NO,2,、,SO,2,A,练习,2,、在短周期元素组成的物质中，与,NO,2,互为等电子体的分子有：,、,。,3,个原子,H He,Li Be B C N O F Ne,Na Mg Al Si P S,Cl,Ar,O,3,各原子最外层电子数之和为,18,SO,2,