共价键与分子的空间构型第一课时ppt课件.ppt

第2节共价键与分子的空间构型 2 一 一些典型分子的空间构型 O2 HCl H2O CO2 3 C2H2 CH2O COCl2 NH3 P4 4 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6 C8H8 CH3OH 5 C60 C20 C40 C70 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 不可能得到正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 碳原子价电子 2S22P2 思考 杂化轨道理论 杂化 原子内部能量相近的原子轨道 在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化 杂化轨道 原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型 sp sp2 sp3等杂化结果 重新分配能量和空间方向 组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于 容纳 键电子和孤对电子 1 sp3杂化 同一个原子的一个ns轨道与三个np轨道进行杂化组合为sp3杂化轨道 sp3杂化轨道间的夹角是109 5 分子的几何构型为正四面体形 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 我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道 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sp3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 SP3 键 形成一个正四面体构型的分子 形成分子时 由于原子间的相互作用 使同一原子内部能量相近的不同类型原子轨道重新组合形成的一组新的能量相同的杂化轨道 有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道 杂化轨道的电子云一头大 一头小 成键时利用大的一头 可以使电子云重叠程度更大 从而形成稳定的化学键 即杂化轨道增强了成键能力 杂化轨道之间在空间取最大夹角分布 使相互间的排斥能最小 故形成的键较稳定 不同类型的杂化轨道之间夹角不同 成键后所形成的分子就具有不同的空间构型 2 sp杂化同一原子中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 3 sp2杂化 sp2杂化轨道间的夹角是120度 分子的几何构型为平面正三角形 BF3分子形成 17 sp型的三种杂化 18 杂化轨道理论解释乙烯分子的结构 C为sp2杂化 有一个2p轨道未参与杂化 2s轨道与另外两个2p轨道发生杂化 形成三个相同的sp2杂化轨道 三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点 杂化轨道间夹角为120 C C p p 键 C C sp2 sp2 键 C H sp2 s 键 2p 2s 19 C为sp杂化 有两个2p轨道未参与杂化 只是2s轨道与一个2p轨道发生杂化 形成两个相同的sp杂化轨道 两个sp杂化轨道在空间是直线形分布 杂化轨道理论解释乙炔分子的结构 C C p p 键 C C sp sp 键 C H sp s 键 2s 2p 杂化 20 杂化轨道理论解释苯分子的结构 C为sp2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肩并肩重叠形成了一个闭合的 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 sp2 sp2 C H sp2 s 21 总结 如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型 一看分子的空间构型 如果是直线型 则是sp杂化 如果是平面三角形 则是sp2杂化 如果是正四面体型 则是sp3杂化 二看中心碳原子有没有形成双键或叁键 如果有1个叁键 则其中有2个是 键 用去了2个p轨道 所以形成的是sp杂化 如果有1个双键则其中有1个 键 用去了1个p轨道 所以形成的是sp2杂化 如果全部是单键 则形成的是sp3杂化 22 氮原子的价电子排布式为2s22p3 三个2p轨道各有一个未成对电子 可分别与一个H原子的1s电子形成一个 键 不须杂化 但实事是 N形成了四个sp3杂化轨道 且键角是107 30 空间构型为三角锥形 怎么解释 交流 研讨 23 在形成氨气时 N的2s轨道和2p轨道发生了sp3杂化 形成四个sp3杂化轨道 成正四面体型 其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子 另一个sp3杂化轨道已有两个电子 孤对电子 不再成键 化合时 N的sp3杂化轨道与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 对三个成键的电子对有比较大的排斥作用 使键之间的键角被压缩 因此NH3的空间构型为三角锥形 24 25 请判断下列分子价电子对数 中心原子杂化轨道类型以及分子的空间构型 平面三角形 直线形 正四面体形 直线形 三角锥形 V形 26 对ABm型分子或离子 A是中心原子 B是配位原子 中心原子A价电子对 包括成键电子对和孤电子对 之间存在排斥力 将使分子中的原子处于尽可能远的对称位置上 以使各原子之间斥力最小 分子体系能量最低 价电子对互斥理论 4 确定分子空间构型的简易方法 27 利用价电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型 m n 配位原子数m 中心原子的孤对电子对n 中心原子的孤电子对数n P44页例 SO42 孤电子对数n 6 2 2 4 2 0配位原子数m 4m n 4sp3杂化正四面体形SO3n 6 2 3 2 0m 3m n 3sp2杂化平面正三角形 28 学以致用 2 2 SP3 V型 4 0 SP3 四面体型 3 0 SP2 正三角形 2 1 SP2 V型 4 0 SP3 四面体型 3 1 SP3 三角锥形 3 0 SP2 正三角形 4 0 SP3 正四面体型 29 30 31 32 33 化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子称为等电子体 它们具有相同的空间构型和相同的化学键类型 如 SiCl4 SiO44 与SO42 具有相同价电子总数和相同原子数的分子或离子也是等电子体 如 CO与N2 等电子体原理 34 具有相同的通式 ABm 而且价电子总数和原子数目相等的分子或离子具有相同的结构特征 这个原理称为 等电子体原理 这里的 结构特征 的概念既包括分子的立体结构 又包括化学键的类型 但键角并不一定相等 除非键角为180 或90 等特定的角度 1 CO2 SCN NO2 N3 具有相同的通式 AX2 价电子总数16 具有相同的结构 直线型分子 中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道 形成直线形 键角为180 35 2 CO32 NO3 SO3等离子或分子具有相同的通式 AX3 总价电子数24 有相同的结构 平面三角形分子 中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子 3 SO2 O3 NO2 等离子或分子 通式 AX2 18电子结构 中心原子取sp2杂化形式 VSEPR理想模型为平面三角形 中心原子上有1对孤对电子 分子立体结构为V型 36 4 SO42 PO43 等离子具有AX4的通式 总