杂化轨道理论简介.ppt

杂化轨道理论简介 分析思考 写出C原子电子排布的轨道表示式 并由此推测 CH 分子的C原子有没有可能形成四个共价键 怎样才能形成四个共价键 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 如何才能使CH 分子中的C原子与四个H原子形成完全等同的四个共价键呢 原子轨道 伸展方向 为了解决这一矛盾 鲍林提出了杂化轨道理论 它的要点是 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时 碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂 混杂时保持轨道总数不变 得到4个相同的sp3杂化轨道 夹角109 28 表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示 三 杂化轨道理论简介 109 28 激发 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 实例分析 试解释CCl4分子的空间构型 CCl4分子的中心原子是C 其价层电子组态为2s22px12py1 在形成CCl4分子的过程中 C原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道 价层电子组态为2s12px12py12pz1 1个2s轨道和3个2p轨道进行sp3杂化 形成夹角均为109028 的4个完全等同的sp3杂化轨道 其形成过程可表示为 理论分析 C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个Cl原子含有单电子的2p轨道重叠 形成4个sp3 p的 键 故CCl4分子的空间构型是正四面体 实验测定 CCl4分子中有四个完全等同的C Cl键 其分子的空间构型为正四面体 sp2杂化 同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道 sp2杂化轨道间的夹角是120 分子的几何构型为平面正三角形 BF3分子形成 激发 120 理论分析 B原子的三个SP2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sp2 p的 键 故BF3分子的空间构型是平面三角形 实验测定 BF3分子中有3个完全等同的B F键 键角为1200 分子的空间构型为平面三角形 sp2杂化轨道的形成和特点 由1个s轨道与2个p轨道组合成3个sp2杂化轨道的过程称为sp2杂化 每个sp2杂化轨道中含有1 3的s轨道成分和2 3的p轨道成分 为使轨道间的排斥能最小 3个sp2杂化轨道呈正三角形分布 夹角为1200 当3个sp2杂化轨道分别与其他3个相同原子的轨道重叠成键后 就会形成平面三角形构型的分子 通过以上的学习 以CH4为例 谈谈你对 杂化 及 杂化轨道 的理解 C原子为什么要进行 杂化 杂化轨道 有哪些特点 通过分析CH2 CH2分子的结构 你认为分子中的C原子是否也需要 杂化 它又应该进行怎样的 杂化 由1个s轨道和2个p轨道混杂并重新组合成3个能量与形状完全相同的轨道 未参与杂化的P轨道 可用于形成 键 碳的sp2杂化轨道 sp2杂化 三个夹角为120 的平面三角形杂化轨道 根据以上对SP2杂化过程的分析 自己尝试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型和成键情况 尤其是C C的形成情况 现在你能否解释乙烯分子的结构和性质特点了 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 BeCl2分子形成 sp杂化 碳的sp杂化轨道 sp杂化 夹角为180 的直线形杂化轨道 请解释已炔的杂化类型 几种常见的杂化轨道类型 根据以下事实总结 如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型 C C sp3 sp2 sp C C C C 1 看中心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 键 用去了2个p轨道 形成的是sp杂化 如果有1个双键则其中有1个 键 形成的是sp2杂化 如果全部是单键 则形成的是sp3杂化 2 没有填充电子的空轨道一般不参与杂化 1对孤对电子占据1个杂化轨道 一般方法 注意 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤对电子 杂化轨道数 中心原子孤对电子对数 中心原子结合的原子数 3杂化理论与价层电子对互斥理论的关系 例判断下列分子和离子的几何构型 并指出中心原子的轨道杂化方式 总数 对数 电子对构型 分子构型 杂化方式 CS2SO42 解 总数48对数24电子对构型直线形正四面体 分子构型 直线形正四面体 杂化方式spsp3 路易斯结构式 分子有用于形成共价键的键合电子 成键电子 和未用于形成共价键的非键合电子 又称 孤对电子 用短横线表示键合电子 用小黑点来表示孤对电子 例如 水 氨 乙酸 氮分子的路易斯结构式可以表示为 1 写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式 2 用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测 3 写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型 4 分析HCN分子和CH2O分子中的 键 科学探究 直线形 平面三角形 sp杂化sp2杂化 2个 键 1个 键 例1 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A CO2与SO2B CH4与NH3C BeCl2与BF3D C2H2与C2H4 B 例2 对SO2与CO2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 SO2为V形结构 CO2为直线形结构 D 课堂练习 例3 写出下列分子的路易斯结构式并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型 并预测分子的几何构型 1 PCl3 2 BCl3 3 CS2 4 C12O 练习 1 分析BeF2中的Be和NF3中N的杂化轨道类型及用杂化轨道理论分析它们的空间构型 2 指出下列分子或离子中的分子的路易斯结构式及杂化轨道的类型A CO2中的C B BF3中的B C CCl4中的C D NH3中的N 3 下列微粒中心元素以sp3杂化的是 A ICl4 B ClO4 C BrF4 D SF4 4 有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是 A 两个碳原子采用sp杂化方式B 两个碳