第2节共价键与分子的空间构型(第一课时)

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,*,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,*,形形色色的分子,O,2,HCl,H,2,O,CO,2,1,C,2,H,2,CH,2,O,COCl,2,NH,3,P,4,2,CH,4,CH,3,CH,2,OH,CH,3,COOH,C,6,H,6,C,8,H,8,CH,3,OH,3,第2节 共价键与分子的空间构型第1课时,4,CH,4,分子的空间构型,109.5,5,问题组一：,请写出C原子的价电子轨道表示式。,根据共价键的饱和性推测C和H应该形成几个共价键？,实际上C和H形成了,4个,共价键，那么C原子应该有几个未成对的电子？根据所学知识怎样才能使C原子具有这些未成对的电子？,一、甲烷中碳原子的杂化,6,根据共价键的方向性，CH,4,中的4个CH键的夹角是完全相同的吗？,7,1.,sp,3,8,【交流讨论】,C原子中哪些原子轨道参与了杂化？,这些原子轨道为什么可以进行杂化？,轨道杂化后在数目、形状、伸展方向、能量上是否发生变化？,轨道杂化的结果是什么？,为什么4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点？,【交流讨论】,甲烷的正四面体构型是怎样形成的呢？,9,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。,由于每个轨道中都含有,1/4,的,s,轨道成分和,3/4,的,p,轨道成分，因此我们把这种轨道称之为,sp,3,杂化轨道。,10,基本要点：,在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,杂化前后轨道数目不变。,杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。,杂化轨道,11,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。,12,四个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。,109.5,13,2.sp,2,14,【问题探究】,哪些原子轨道参与了杂化？,轨道杂化后在数目、形状、伸展方向、能量上是否发生变化？,轨道杂化的结果是什么？,为什么3个杂化轨道的伸展方向分别指向平面三角形的三个顶点？,二、三氟化硼中硼原子的杂化,15,sp,2,杂化轨道,16,乙烯中的在轨道杂化时，,有一个轨道未参与杂化，,只是的s与两个p轨道发生杂化，形成三个相同的sp,2,杂化轨道，三个sp,2,杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。,未杂化p轨道垂直于sp,2,杂化轨道所在平面。,杂化轨道间夹角为120,。,17,乙烯分子中键的形成,18,3.sp,19,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。,20,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,sp型的三种杂化,21,根据共价键的方向性，NH3中的3个NH键的夹角应为多少？,实验测得氨分子中NH键的键角为1073，构型如图，试解释其中的原因。,氮原子是否应该发生杂化？,22,23,基态,N,的最外层电子构型为,2s,2,2p,3,，在,H,影响,下，,N,的一个,2s,轨道和三个,2p,轨道进行,sp,3,不等性,杂化，形成四个,sp,3,杂化轨道。其中三个,sp,3,杂化轨,道中各有一个未成对电子，另一个,sp,3,杂化轨道被,孤对电子所占据。,N,用三个各含一个未成对电子,的,sp,3,杂化轨道分别与三个,H,的,1s,轨道重叠，形成,三个 键。由于孤对电子的电子云密集在,N,的,周围，对三个 键的电子云有比较大的排斥作,用，使 键之间的键角被压缩到 ，因此,NH,3,的空间构型为三角锥形。,24,NH,3,的空间构型,25,根据共价键的方向性H2O中的2个OH键的夹角应为多少？,实验测得水分子中OH键的键角为104.5，构型如图，试解释其中的原因。,26,27,基态,O,的最外层电子构型为,2s,2,2p,4,，在,H,的,影响下，,O,采用,sp,3,不等性杂化，形成四个,sp,3,杂,化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电,子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占,据。,O,用两个各含有一个未成对电子的,sp,3,杂化轨,道分别与两个,H,的,1s,轨道重叠，形成两个,键。由于,O,的两对孤对电子对两个 键的成键,电子有更大的排斥作用，使 键之间的键角被,压缩到,，,因此,H,2,O,的空间构型为,V形(角形),。,28,的空间构型,29,苯（,C,6,H,6,）,30,大,键,C,6,H,6,31,杂化轨道理论解释苯分子的结构：,C,为,SP,2,杂化,所有原子（,12,个）处于同一平面,分子中,6,个碳原子未杂化的,2P,轨道上的未成对电子重叠结果形成了一个闭合的、环状的大,键,形成的,电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。,C-C,(sp,2,-sp,2,) ;,C-H,(sp,2,-s ),32,C,6,H,6,的大,键（离域键）,33,0 0 0 1 2,几种常见的杂化轨道类型,34,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。,价层电子对互斥理论（,VSEPR,法）,3,、确定分子空间构型的简易方法：,35,利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤如下：,（1）确定中心原子的价层电子对数：,价层电子对数（中心原子的价电子数,配位原子提供的电子数,离子电荷数,)/2,式中：中心原子的价电子数=主族序数,例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8,配位原子提供的价电子数：,H与卤素：1，O与S为0。,当中心原子的价电子数为奇数时要加1,例如：SO,4,2-,价电子对数=(6+0+2)/2=4,36,（2）.根据分子的价电子对数确定分子的空间构型,价层电,子对数,2,3,4,5,6,电子对排布方式,直线形,平面三角形,四面体,三角双锥,八面体,37,(3)、价层电子对互斥理论的应用实例,在CH,4,中，C 有4个电子，4个H 提供,4,个电,子，C 的价层电子总数为8个，价层电子对为4,对 。C 的价层电子对的排布为正四面体，由于,价层电子对全部是成键电子对，因此 CH,4,的空,间构型为正四面体。,CH,4,的空间构型,38,的空间构型,在 中，,Cl,有7个价电子，不提供电,子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为,个，价层电子对为4对。,Cl,的价层电子对的排布,为四面体，四面体的,3,个顶角被,3,个,O,占据，余,下的一个顶角被孤对电子占据，因此 为三,角锥形。,39,PCl,5,的空间构型,在 PCl,5,中，P 有5个价电子，5 个Cl分别提,供1个电子，中心原子共有5对价层电子对，价,层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中,心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此,PCl,5,的空间构型为三角双锥形。,利用价层电子对互斥理论，可以预测大多,数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或,离子的空间构型。,40,4.,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结构特征。,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。,41,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,42,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,2,43,课堂练习,写出下列分子的的杂化轨道类型及空间构型,NH,3,、,BeCl,2,、,PCl,3,、,BF,3,、,CS,2,H,2,O,、,Cl,2,O,、,SiCl,4,、,CH,3,F,、,NI,3,44,1,、,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,45,2,、,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,46,