杂化轨道理论、配合物理论.ppt

第2课时 杂化轨道理论、配合物理论 探究1 杂杂化轨轨道理论论 研读读教材自主认认知 1.杂杂化轨轨道理论论: 相近 相等 相同 等于 形状方向 增强 2.杂杂化轨轨道类类型及空间间构型: 杂杂化类类型spsp2sp3 参与杂杂化的原子 轨轨道及数目 _ 杂杂化轨轨道的数目_ 杂杂化轨轨道的夹夹角_ 杂杂化轨轨道的空间间 构型 _ 杂杂化轨轨道示意图图 1个ns和1个np1个ns和2个np1个ns和3个np 234直线线形平面三角形正四面体形 杂杂化类类型spsp2sp3 实实例BeCl2BF3CH4 分子结结构示 意图图 分子构型_ 直线线形平面三角形正四面体形 3.杂杂化轨轨道与共价键键的类类型。 杂杂化轨轨道只能形成_键键或_,不能形 成_键键;未参与杂杂化的p轨轨道可用于形成_键键。 用来容纳纳未参与成键键的孤电电子对对 合作探究核心归纳归纳 仔细观细观 察上面关于碳原子的三种杂杂化轨轨道图图示,回答下列问题问题 : 1.2s轨轨道与3p轨轨道能否形成杂杂化轨轨道? 提示:不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不 在同一能级组,能量相差较大。 2.原子轨轨道杂杂化后,数量和能量有什么变变化? 提示:杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。s轨道 与p轨道的能量不同,杂化后,形成的一组杂化轨道能量相同。 3.用杂杂化轨轨道理论论探究CH4的中心原子的杂杂化类类型。 提示:在形成CH4分子时,碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂 ,形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个氢 原子的1s轨道重叠成键形成甲烷分子,所以四个CH键是等同的。 可表示为 4.用杂杂化轨轨道理论论探究NH3呈三角锥锥形的原因。 提示:NH3分子中的氮原子价电子排布图为 ,1个2s轨道 与3个2p轨道杂化后,形成4个sp3杂化轨道,其中3个杂化轨道中是单 电子,分别与3个氢原子形成键,1个杂化轨道中是成对电子,不形成 共价键。sp3杂化轨道应为正四面体构型,但由于孤电子对不形成化学 键,故NH3分子为三角锥形。 5.CO2和SO2都是三原子分子,为为什么它们们的立体构型不同?试试用杂杂化轨轨 道理论论解释释。 提示:CO2分子中的中心原子碳原子采用的是sp杂化,2个杂化轨道以 碳原子为中点,呈直线形分布,分别与2个氧原子的2p轨道形成键,键 角为180,分子呈直线形; SO2分子中的中心原子硫原子采用的是sp2杂化,3个杂化轨道以硫原 子为中心,呈平面三角形分布,其中1个轨道中是孤电子对,另2个轨道 中的未成对电子,分别与2个氧原子的2p轨道形成键,分子呈V形,由 于孤电子对的排斥作用,使键角小于120。 6.为为什么CH4、NH3、H2O的中心原子均为为sp3杂杂化,但键键角却分别为别为 10928、107、105? 提示:因为CH4分子的中心原子碳原子上无孤电子对,4个键伸向正四 面体的4个顶点,键角为10928,NH3分子中氮原子上有一对孤电子 对,孤电子对对另外三个键产生排斥作用,使三个键的键角变小, 同理,H2O分子中的氧原子上有2对孤电子对,对键排斥力更大,故键 角更小。 【归纳总结归纳总结 】 杂杂化类类型的判断方法 由于杂杂化轨轨道只能用于形成键键或者用来容纳纳孤电电子对对,而两个原子 之间间只能形成一个键键,故有下列关系:杂杂化轨轨道数=中心原子孤电电子 对对数+中心原子结结合的原子数,再由杂杂化轨轨道数判断杂杂化类类型。 例如: 代表物杂杂化轨轨道数杂杂化轨轨道类类型 CO20+2=2sp CH2O0+3=3sp2 CH40+4=4sp3 SO21+2=3sp2 NH31+3=4sp3 H2O2+2=4sp3 过过关小练练即时应时应 用 1.(2015银银川高二检测检测 )下列说说法正确的是 ( ) A.CHCl3是正四面体形 B.H2O分子中氧原子为为sp2杂杂化,其分子几何构型为为V形 C.二氧化碳中碳原子为为sp杂杂化,为为直线线形分子 D. 是三角锥锥形 【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)分子结构与杂化类型的联系。 (2)杂化类型中的特殊性:是否含有孤电子对。 【解析】选C。根据价层电子对互斥理论可知A项CHCl3是四面体形,B 项H2O分子中氧原子为sp3杂化,其分子几何构型为V形。C项二氧化碳 中碳原子为sp杂化,为直线形分子,正确。D项 是正四面体形。 2.如下图图所示是甲醛醛分子模型的示意图图。根据该图该图 和所学的化学键键 知识识回答下列问题问题 : (1)甲醛醛分子中碳原子轨轨道杂杂化的方式是 ,做出该该判断的主 要理由是 。 (2)下列是对对甲醛醛分子中碳氧键键的判断,其中正确的是(用序号填空) 。 单键单键 双键键 极性键键 非极性键键 键键 键键 键键和键键 (3)甲醛醛分子中CH键键与CH键键的夹夹角 (填“=”“”或 “”)120,出现该现现该现 象的主要原因是 。 【解题指南】解答本题时应注意以下3点: (1)学会从甲醛的分子结构模型判断中心原子的杂化类型; (2)清楚共价键的分类标准和类型; (3)掌握价层电子对互斥理论对分子构型的判断。 【解析】本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子 的立体构型与成键的类型、键参数等知识的综合运用。 (1)原子杂化轨道的类型不同,分子的空间构型也不同。由题图可知, 甲醛分子的空间构型为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子的杂化 方式是sp2杂化。 (2)碳与氧的电负性不同,所以碳氧键是极性键。醛的分子中都含有羰 基(C O),所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说,双键是键 和键的组合。 (3)由于碳氧双键中存在键,它对CH键电子对的排斥作用较强,所 以甲醛分子中CH键与CH键的夹角小于120。 答案:(1)sp2杂化 甲醛分子的空间构型为平面三角形 (2) (3) 碳氧双键中存在键,它对CH键电子对的排斥作 用较强 【方法规规律】判断分子的中心原子杂杂化轨轨道类类型的方法 (1)根据杂杂化轨轨道的空间间分布构型判断。 若杂杂化轨轨道在空间间的分布为为正四面体形,则则分子的中心原子发发生 sp3杂杂化。 若杂杂化轨轨道在空间间的分布呈平面三角形,则则分子的中心原子发发生 sp2杂杂化。 若杂杂化轨轨道在空间间的分布呈直线线形,则则分子的中心原子发发生sp杂杂 化。 (2)根据杂杂化轨轨道之间间的夹夹角判断。 若杂杂化轨轨道之间间的夹夹角为为10928,则则分子的中心原子发发生sp3杂杂化 ;若杂杂化轨轨道之间间的夹夹角为为120,则则分子的中心原子发发生sp2杂杂化;若 杂杂化轨轨道之间间的夹夹角为为180,则则分子的中心原子发发生sp杂杂化。 【补偿训练补偿训练 】(2015石家庄高二检测检测 )在乙烯烯分子中有5个键键和1 个键键,它们们分别别是 ( ) A.sp2杂杂化轨轨道形成键键,未杂杂化的2p轨轨道形成键键 B.sp2杂杂化轨轨道形成键键,未杂杂化的2p轨轨道形成键键 C.CH之间间是sp2杂杂化轨轨道形成键键,CC之间间是未杂杂化的2p轨轨道形 成键键 D.CC之间间是sp2杂杂化轨轨道形成键键,CH之间间是未杂杂化的2p轨轨道形 成键键 【解析】选A。在乙烯分子中,每个碳原子的2s轨道与两个2p轨道杂化 形成3个sp2杂化轨道,其中两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨 道“头碰头”重叠形成CH键,另1个sp2杂化轨道形成CC键。 两个碳原子未杂化的2p轨道“肩并肩”重叠形成1个键。 探究2 配合物理论论 研读读教材自主认认知 1.配位键键: (1)含义义:成键键的两个原子,一方提供_,另一方提供_, 形成共价键键,这类这类 共价键键称为为配位键键。即“电电子对对_键键”, 是一类类特殊的共价键键。 孤电电子对对空轨轨道 给给予-接受 (2)形成条件。 一个成键键原子中含有_。 另一个成键键原子或离子有_。 孤电电子对对 空轨轨道 (3)表示方法。 配位键键可以用AB来表示,其中A是提供孤电电子对对的粒子,叫作给给予体 (也称配位原子);B具有空轨轨道,是接受电电子的粒子,叫作接受体。 2.配位化合物: (1)概念:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为为配体)以_ 结结合形成的化合物,简简称配合物。 配位键键 (2)配合物形成举举例。 实验实验 操作实验现实验现 象有关离子方程式 滴加氨水后,试试管中 首先出现现_, 氨水过过量后沉淀逐渐渐 _,滴加乙醇后析出 _ _ _ _ _ 溶液颜颜色_ Fe3+3SCN-= Fe(SCN)3 蓝蓝色沉淀 溶解 深蓝蓝色晶体 Cu2+2NH3H2O= Cu(OH)2+2 、 Cu(OH)2+4NH3= Cu(NH3)42+2OH- 变红变红 合作探究核心归纳归纳 1.配位键键与共价键键有何异同? 提示:配位键的性质和共价键相同,只是成键方式不同;配位键是一种 特殊的共价键。 2.已知配合物的品种超过过数百万,是一个庞庞大的化合物家族。它们们的 共同特点是什么? 提示:是由提供孤电子对的给予体与接受孤电子对的中心原子(接受体 )以配位键结合而形成的化合物。 3.在四水合铜铜离子中,铜铜离子与水分子之间间的化学键键是如何形成的? 该该化学键键如何表示? 提示:在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子 提供孤电子对给予铜离子,铜离子接受水分子的孤电子对形成的,该 离子可表示为 。 4.把CuSO4、CuCl22H2O、CuBr2、NaCl、K2SO4、KBr溶于水后,观观察现现 象并思考:哪些现现象能够说够说 明溶液的颜颜色是水合铜铜离子的颜颜色? 提示:前三种物质的溶液呈蓝色,而后三种物质的水溶液均为无色,这 说明溶液的蓝色是铜盐特有的,而硫酸铜呈白色,这说明溶液的蓝色不 是由铜离子引起的,而是由铜离子和水生成的新物质引起的。 5.实验实验 室配制银银氨溶液时时,向AgNO3溶液中滴加氨水,先生成白色沉淀 ,后沉淀逐渐渐溶解,为为什么? 提示:因为氨水呈弱碱性,滴入AgNO3溶液中,会形成AgOH白色沉淀,当 氨水过量时,NH3分子与Ag+形成Ag(NH3)2+配离子,配离子很稳定,会使 AgOH逐渐溶解,反应过程如下 Ag+NH3H2O=AgOH+ , AgOH+2NH3=Ag(NH3)2+OH- 【归纳总结归纳总结 】 配位键对键对 分子构型的影响 配位键键的形成对对分子构型的影响:若分子中含有孤电电子对对,则则容易与 含有空轨轨道的原子或离子形成配位键键,随着配位键键的形成,相应应的分 子空间间构型也发发生变变化。 (1)由于中心原子(ABn型分子)上的孤电电子对对也占据原子周围围的空间间, 并参与相互排斥,这这就使得价层电层电 子对对(包括键电键电 子对对和孤电电子对对 )的空间间构型与分子(原子的空间间排布)的空间间构型不同,但是判断分 子的空间间构型必须须根据价层电层电 子对对的空间间构型,如在H2O分子中有两 个键键和2对对孤电电子对对,由于排斥作用使这这四对对价层电层电 子对对呈四面体 形排布,因此水分子中两个H与O的空间结间结 构为为“V”形,即水分子的空 间结间结 构为为“V”形。 (2)当孤电电子对对形成配位键时键时 ,价层电层电 子对对的空间间构型没变变化,但由 于原子数增多,故分子(或离子)的结结构也相应应的变变化。如H3O+中由于 多一个H+,使H3O+的空间间构型呈三角锥锥形而与H2O的构型不同。 过过关小练练即时应时应 用 1.下列各种说说法中错误错误 的是 ( ) A.形成配位键键的条件是一方有空轨轨道,一方有孤电电子对对 B.配位键键是一种特殊的共价键键 C.配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D.共价键键的形成条件是成键键原子必须须有未成对电对电 子 【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)配位键的性质; (2)配位键的形成条件。 【解析】选D。配位键是一方提供孤电子对,一方提供空轨道 形成的一种特殊共价键,配体可以是分子,也可以是阴离子。 2.向盛有硫酸铜铜水溶液的试试管里滴加氨水,首先形成难难溶物,继续继续 滴加氨水,难难溶物溶解得到深蓝蓝色的透明溶液,下列对对此现现象说说法 正确的是 ( ) A.反应应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应应前后Cu2+的浓浓度不变变 B.沉淀溶解后,生成深蓝蓝色的配离子Cu(NH3)42+ C.向反应应后的溶液中加入乙醇,溶液将不会发发生变变化,因为为 Cu(NH3)42+不会与乙醇发发生反应应 D.在Cu(NH3)42+中,Cu2+给给出孤电电子对对,NH3提供空轨轨道 【解析】选B。CuSO4溶液中加入过量氨水发生的变化:CuSO4+2NH3H2O =Cu(OH)2+(NH4)2SO4;Cu(OH)2+2NH3H2O+(NH4)2SO4= Cu(NH3)4SO4+4H2O,反应的总离子方程式为Cu2+4NH3H2O =Cu(NH3)42+4H2O,故A错,B对;由于硫酸四氨合铜在乙醇中的 溶解度远小于在水中的溶解度,故加入乙醇会产生沉淀,C错;在 Cu(NH3)42+中,Cu2+提供空轨道,NH3给出孤电子对,D错。 【互动动探究】(1)若改变题变题 干中的试剂试剂 滴加顺顺序