分子的立体结构2——杂化理论

1、分子的立体构型,第二课时,思考,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 ,碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到2P空轨道上，使碳原子具有四个单电子， 因此碳原子与氢原子结合生成CH4,为了解释像甲烷等分子的立体结构，鲍林提出了杂化轨道理论,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,思考,14,4,看看杂化轨道理论的解释,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

2、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，从而构成一个正四面体构型的分子,sp3 杂化,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,sp3杂化轨道特点：四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角109.5,基本要点：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，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为

3、杂化轨道,杂化轨道,杂化前后轨道数目不变。 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。电子云一头大，一头小，成键时重叠程度更大,BF3是平面三角形构型， 分子中键角均为120o；气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o 。试用杂化轨道理论加以说明,交流讨论,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

4、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正三角形,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正三角形,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,sp2杂化轨道特点：3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120,sp2杂化,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

5、为2s1 2px1 。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,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,sp杂化,sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180,注：杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参

6、与成键的孤对电子,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轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z

7、轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合,杂化类型,参加杂化的轨道,杂化轨道数,分子空间构型,实 例,价层电子对数,s+p,s+(2)p,s+(3)p,2,4,3,四面体,2,3,4,sp,sp2,sp3,小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型,杂化轨道间的夹角,直线形,三角形,三角锥,V型,109.5,判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法,1.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数= 价层电子数=键电子对数（中心原子结合的电 子数）+孤电子对数 规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化 类型为SP3杂化，当中心原子的价层电子对数为3 时，其杂化类型为SP2杂化，当中心原子的价层电 子对数为2时，其杂化类型为SP杂化,2.通过看中心原子有没有