分子的立体结构2——杂化理论

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,*,分子的立体构型,第二课时,思考,写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成,CH,4,，而不是,CH,2,？,碳原子的一个,2S,电子受外界影响跃迁到,2P,空轨道上，使碳原子具有四个单电子，,因此碳原子与氢原子结合生成,CH,4,。,为了解释像甲烷等分子的立体结构，鲍林提出了杂化轨道理论。,如果,C,原子就以个轨道和个轨道上的单电子，分别与四个原子的轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与,CH,分子的实际情况是否吻合？,思考,看看杂化轨道理论的解释：,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。,我们把这种轨道称之为,sp3,杂化轨道,。,4,14,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，从而构成一个正四面体构型的分子。,10928,sp,3,杂化,原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个,ns,轨道与三个,np,轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为,sp,3,杂化轨道。,sp,3,杂化轨道特点：,四个,sp,3,轨道在空间均匀分布，轨道间夹角,109.5,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杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,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。电子云一头大，一头小，成键时重叠程度更大。,主族元素的,ns,、,np,轨道,B,F,3,是平面三角形构型，分子中键角均为,120,o,；,气态,Be,Cl,2,是直线型分子构型，分子中键角为,180,o,。,试用杂化轨道理论加以说明。,交流讨论,BF,3,分子的空间构型,BF,3,分子的中心原子是,B,，其价层电子排布为,2s,2,2p,x,1,。在形成,BF,3,分子的过程中，,B,原子的,2s,轨道上的,1,个电子被激发到,2p,空轨道，价层电子排布为,2s,1,2p,x,1,2p,y,1,，,1,个,2s,轨道和,2,个,2p,轨道进行,sp,2,杂化，形成夹角均为,120,0,的,3,个完全等同的,SP,2,杂化轨道。其形成过程可表示为：,理论分析：,B,原子的三个,SP,2,杂化轨道分别与,3,个,F,原子含有单电子的,2p,轨道重叠，形成,3,个,sp,2,-p,的,键。故,BF,3,分子的空间构型是平面正三角形。,实验测定：,BF,3,分子中有,3,个完全等同的,B-F,键，键角为,120,0,，分子的空间构型为平面正三角形。,同一个原子的一个,ns,轨道与两个,np,轨道进行杂化组合为,sp,2,杂化轨道。,sp,2,杂化轨道间的夹角是,120,，分子的几何构型为平面正三角形。,sp,2,杂化轨道特点：,3,个,sp,2,杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角,120,sp,2,杂化,BeCl,2,分子的形成和空间构型,Be,原子的价层电子排布为,2s,2,。在形成,BeCl,2,分子的过程中，,Be,原子的,1,个,2s,电子被激发到,2p,空轨道，价层电子排布变为为,2s,1,2p,x,1,。这,2,个含有单电子的,2s,轨道和,2p,x,轨道进行,sp,杂化，组成夹角为,180,0,的,2,个能量相同的,sp,杂化轨道，其形成过程可表示为：,理论分析：,Be,原子上的两个,SP,杂化轨道分别与,2,个,Cl,原子中含有单电子的,3p,轨道重叠，形成,2,个,spp,的,键，所以,BeCl,2,分子的空间构型为直线。,实验测定：,BeCl,2,分子中有,2,个完全等同的,BeCl,键，键角为,180,0,，分子的空间构型为直线。,同一原子中,ns-,np,杂化成新轨道,：,一个,s,轨道和一个,p,轨道杂化组合成两个新的,sp,杂化轨道。,sp,杂化,sp,杂化轨道特点：,2,个,sp,杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角,180,注：,杂化轨道只能用于形成,键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；,试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况,交流讨论,C,原子在形成乙烯分子时，碳原子的,2s,轨道与,2,个,2p,轨道发生杂化，形成,3,个,sp,2,杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个,C,原子的,2,个,sp,2,杂化轨道分别与,2,个,H,原子的,1s,轨道形成,2,个相同的,键，各自剩余的,1,个,sp,2,杂化轨道相互形成一个,键，各自没有杂化的,l,个,2p,轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成,键。所以，在乙烯分子中双键由一个,键和一个,键构成。,C,原子在形成乙炔分子时发生,sp,杂化，两个碳原子以,sp,杂化轨道与氢原子的,1s,轨道结合形成,键。各自剩余的,1,个,sp,杂化轨道相互形成,1,个,键，两个碳原子的未杂化,2p,轨道分别在,Y,轴和,Z,轴方向重叠形成,键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,杂化类型,参加杂化的轨道,杂化轨道数,分子空间构型,实 例,价层电子对数,s+p,s+(2)p,s+(3)p,2,4,3,四面体,2,3,4,sp,sp,2,sp,3,小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型,杂化轨道间的夹角,直线形,三角形,三角锥,V,型,109.5,判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：,1.,对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数,=,价层电子数,=,键电子对数（中心原子结合的电,子数）,+,孤电子对数,规律：当中心原子的价层电子对数为,4,时，其杂化,类型为,SP,3,杂化，当中心原子的价层电子对数为,3,时，其杂化类型为,SP,2,杂化，当中心原子的价层电,子对数为,2,时，其杂化类型为,SP,杂化。,2.,通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。,规律：如果有,1,个三键或两个双键，则其中有,2,个,键，用去,2,个,P,轨道，形成的是,SP,杂化；如果有,1,个双键则其中必有,1,个,键，用去,1,个,P,轨道，形成的是,SP,2,杂化；如果全部是单键，则形成,SP,3,杂化。,