人教版高中化学选修三第二章第二节分子的立体构型(第2课时)分析.ppt

第二章分子结构与性质 第二节分子的立体构型 第2课时 新问题1 1 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CH4 而不是CH2 活动 请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型 新问题2 按照我们已经学过的价键理论 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 不可能得到四面体构型的甲烷分子 C 为了解决这一矛盾 鲍林提出了杂化轨道理论 C 2s22p2 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成什么立体构型 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 从而构成一个正四面体构型的分子 三 杂化理论简介 1 概念 在形成分子时 在外界条件影响下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的过程叫做原子轨道的杂化 所形成的新轨道就称为杂化轨道 2 要点 1 参加杂化的各原子轨道能量要相近 同一能级组或相近能级组的轨道 2 杂化前后原子轨道数目不变 参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目 但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向 在成键时更有利于轨道间的重叠 3 杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小 故在空间取最大夹角分布 不同的杂化轨道伸展方向不同 sp杂化轨道的形成过程 180 每个sp杂化轨道的形状为一头大 一头小 含有1 2s轨道和1 2p轨道的成分两个轨道间的夹角为180 呈直线形 sp杂化 1个s轨道与1个p轨道进行的杂化 形成2个sp杂化轨道 Cl Cl Be 例如 Sp杂化 BeCl2分子的形成 Be原子 1s22s2没有单个电子 sp2杂化轨道的形成过程 120 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大 一头小 含有1 3s轨道和2 3p轨道的成分 每两个轨道间的夹角为120 呈平面三角形 sp2杂化 1个s轨道与2个p轨道进行的杂化 形成3个sp2杂化轨道 例如 Sp2杂化 BF3分子的形成 B 1s22s22p1没有3个成单电子 sp3杂化轨道的形成过程 sp3杂化 1个s轨道与3个p轨道进行的杂化 形成4个sp3杂化轨道 每个sp3杂化轨道的形状也为一头大 一头小 含有1 4s轨道和3 4p轨道的成分 每两个轨道间的夹角为109 5 空间构型为正四面体型 例如 Sp3杂化 CH4分子的形成 C 2s22p2 其它杂化方式 dsp2杂化 sp3d杂化 sp3d2杂化 d2sp3杂化 sp3d2杂化 例如 sp3d2杂化 SF6 构型 四棱双锥正八面体 此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物 3 杂化轨道分类 CH4原子轨道杂化 等性杂化 参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合 杂化轨道每个轨道的成分轨道间夹角 键角 sp1 2s 1 2p180 sp21 3s 2 3p120 sp31 4s 3 4p109 28 H2O原子轨道杂化 O原子 2s22p4有2个单电子 可形成2个共价键 键角应当是90 Why 杂化 不等性杂化 参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合 某个杂化轨道有孤电子对 排斥力 孤电子对 孤电子对 孤电子对 成键电子对 成键电子对 成键电子对 三 杂化理论简介 4 杂化类型判断 因为杂化轨道只能用于形成 键或用来容纳孤电子对 故有 杂化类型的判断方法 先确定分子或离子的VSEPR模型 然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型 中心原子孤对电子对数 中心原子结合的原子数 杂化轨道数 中心原子价层电子对数 4 杂化类型判断 对于ABm型分子或离子 其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等 2 3 4 sp sp2 sp3 直线形 平面三角形 正四面体 直线形 平面三角形 正四面体 直线形 平面三角形或V形 正四面体三角锥形或V形 例1 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 5 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 5 109 5 104 5 107 3 107 3 课堂练习 D 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 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