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第二章分子结构与性质 第二节分子的立体构型 写出碳原子的核外电子排布图 疑问 1 为什么碳原子与氢原子结合形成CH4 而不是CH2 要形成CH4碳原子必须要具有四个成单电子 2 碳原子的价层原子轨道是1个球形的2s轨道和3个相互垂直的2p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 但是甲烷呈空间正四面体 4个C H单键都是 键 如何解释 碳原子的价层原子轨道与氢原子的原子轨道重叠成键 所形成的四个共价键完全相同 三 杂化轨道理论简介 激发 基态C原子价层电子组态 4个SP3杂化轨道 杂化 4个原子轨道 4个成单电子 109 28 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 1 杂化轨道理论 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 重新组成一组新轨道 这种轨道重新组合的过程叫做杂化 形成的新轨道称为杂化轨道 1 原子只有在形成分子时才能发生杂化 孤立原子不发生杂化 2 只有能量相近的轨道才发生杂化 3 发生杂化后的轨道总数不变 所有杂化轨道的能量相等 杂化轨道在空间取最大角度分布 使相互排斥力最小 4 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 sp3杂化轨道 由个轨道和个轨道杂化形成 得到轨道 2 杂化轨道的分类 1 sp3杂化 对于非过渡元素 由于ns np能级接近 往往采用sp型杂化 sp型杂化分为 sp3杂化 sp2杂化 sp杂化 3 np 1 ns 4个相同 特点 4个sp3杂化轨道在空间均匀分布 轨道间夹角为109 28 空间构型呈四面体型 2 sp2杂化 未参加杂化的p轨道 可用于形成 键 sp2杂化轨道 由个轨道和个轨道杂化形成 得到个相同轨道 2 np 1 ns 3 特点 3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布 轨道间夹角为120 空间构型呈平面三角形 3 sp杂化 讨论 sp杂化轨道 由个轨道和个轨道杂化形成 得到个相同轨道 1 np 1 ns 2 特点 2个sp杂化轨道在一条直线上 轨道间夹角为180 空间构型呈直线型 未参加杂化的p轨道 可用于形成 键 BeCl2分子呈直线型 试用杂化轨道理论解释该分子的形成及空间构型 杂化轨道数 中心原子结合的原子数 孤对电子对数 已知 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤对电子 0 2 2 SP 直线形 0 3 3 SP2 平面三角形 0 4 4 SP3 正四面体形 1 2 3 SP2 V形 1 3 4 SP3 三角锥形 2 2 4 SP3 V形 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O VSEPR模型 直线形 平面三角形 正四面体形 平面三角形 正四面体形 正四面体形 3 杂化类型判断 计算下列分子或离子中的价电子对数 并根据已学填写下表 2 2 3 4 4 4 4 4 sp sp sp2 sp3 直线形 直线形 平面三角形 正四面体 180 180 120 109 28 直线形 直线形 平面三角形 正四面体 V形 三角锥形 180 180 120 109 28 109 28 105 107 107 课堂练习 sp3杂化轨道的形成过程 109 28 sp2杂化轨道的形成过程 120 sp杂化轨道的形成过程 180 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sp2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sp2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sp2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