杂化轨道理论完整ppt课件

.,第二节分子的立体结构（第三课时）,滨河高中二部化学组,.,直线形,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,二、价层电子对互斥模型(VSEPR模型),一、形形色色的分子,复习回顾,.,思考与交流,1、甲烷分子呈正四面体结构，它的四个C-H键的键长相同，键角都是10928，四个C-H键的性质完全相同,2、根据价键理论，甲烷形成四个C-H键都应该是键，然而C原子最外层的四个电子分别2个在球形2S轨道、2个在相互垂直2P轨道上，用它们跟4个氢原子的1S原子轨道重叠，不可能形成四面体构型的甲烷分子,如何解决上列一对矛盾？,.,值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题。,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,.,三、杂化轨道理论简介-鲍林,1、杂化：杂化是指在形成分子时，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杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这种重新组合的过程叫做杂化，所形成的新的轨道称为杂化轨道。,2、杂化的过程：杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。,.,.,3.杂化轨道理论的要点,(1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(2)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）。(3)杂化轨道的能量、形状完全相同。(4)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；杂化后原子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠(5)杂化轨道只用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对,.,1.sp3杂化,原子形成分子时,同一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.,三、杂化轨道理论简介,.,.,10928,激发,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轨道这4个轨道会发生混杂,混杂时保持轨道总数不变,得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道,夹角10928,如下图所示：,实例分析1：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。,.,2.sp2杂化：一个s轨道与两个p轨道杂化，得三个sp2杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/3，p成分为2/3，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120,实例分析2：分析BF3分子的空间构型。,BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化轨道。其形成过程可表示为：,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。,.,BF3分子的形成：,.,3.sp杂化：同一原子中1个s轨道与1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道。每个杂化轨道的s成分为1/2，p成分为1/2，杂化轨道之间的夹角为180度。,实例分析3：BeCl2分子的形成和空间构型。,Be原子的价层电子排布为2s2。在形成BeCl2分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排布变为为2s12px1。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角为1800的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过程可表示为：,理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp的键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。,实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的BeCl键，键角为1800，分子的空间构型为直线。,其他例子：CO2、HCCH,.,1）sp杂化,乙炔中的碳原子为sp杂化，分子呈直线构型。,两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成CC键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个CH键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的CC键，形成乙炔分子。,2）空间结构是直线型：三个键在一条直线上。,.,.,BCl3、CO32、NO3、H2C=O、SO3、烯烃C=C结构中的中心原子都是以sp2杂化的。以sp2杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一个垂直于sp2-骨架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O。,石墨、苯中碳原子也是以sp2杂化的：,.,乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，只是的s与两个p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。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为120。,的sp2杂化,.,.,.,基态N的最外层电子构型为2s22p3，在H影响下，N的一个2s轨道和三个2p轨道进行sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3杂化轨道被孤对电子所占据。N用三个各含一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与三个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，对三个键的电子云有比较大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此NH3的空间构型为三角锥形。,.,.,基态O的最外层电子构型为2s22p4，在H的影响下，O采用sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。O用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H的1s轨道重叠，形成两个键。由于O的两对孤对电子对两个键的成键电子有更大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此H2O的空间构型为V型。,3、s-p型的三种杂化比较,.,（1）杂化轨道只用于形成键和用来容纳孤对电子,（2）杂化轨道数=价层电子对数,=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,4、杂化类型的判断：,等于2，则中心原子发生sp杂化；等于3，则中心原子发生sp2杂化；等于4，则中心原子发生sp3杂化；,(3)看中心原子有没有形成键，如果有2个键，形成的是sp杂化；如果有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