高二化学选修3第二章第二节分子的立体构型 杂化轨道理论

1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节分子的立体构型分子的立体构型（第二课时）（第二课时） 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，如无法解释甲烷中空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个四个 C-H的键长、键能相同及的键长、键能相同及HC H的键角为的键角为109 28。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个个C H单键都单键都应该是应该是键，然而，碳原子的键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3个相互垂直

2、个相互垂直的的2p轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4个氢原子的个氢原子的1s原子轨原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。碳原子碳原子:为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 1 1、理论要点、理论要点 同一原子中能量相近的同一原子中能量相近的不同不同种种原子轨道原子轨道在成在成键过程中键过程中重新组合重新组合，形成一系列能量相等的新轨，形成一系列能量相等的新轨道的过程道的过程叫杂化叫杂化。形成的。形成的新轨道新轨道叫叫杂化轨道杂化轨道, ,

3、用用于形成于形成键或容纳孤对电子键或容纳孤对电子 杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道数目杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道数目之和之和 杂化轨道成键能力强，有利于成键杂化轨道成键能力强，有利于成键 杂化杂化轨道成键轨道成键时，时，满足满足化学键化学键间间最小排斥原最小排斥原理理，不同不同的的杂化杂化方式，方式，键角键角大小大小不同不同 杂化轨道又杂化轨道又分为等性杂化分为等性杂化和和不等性杂化不等性杂化两种两种 sp杂化杂化 基态基态 激发激发 2s2pC杂化杂化 激发态激发态 2s2p以以C原子为例原子为例1个个s轨道和轨道和1个个p轨道杂化形成轨道杂化形成2个个sp杂化轨道杂化轨道 构

4、型构型 180 直线型直线型 sp2pC杂化剩下剩下的两个未参与杂化的的两个未参与杂化的p轨道轨道用于用于形成形成键键 +-2个个sp杂化轨道可形成杂化轨道可形成2个个键键 价层电子对数为价层电子对数为2的中心原子采的中心原子采用用sp杂化方式杂化方式 2 2、杂化类型、杂化类型 Be：2s2s2p2BeCl2的空间构型为直线形Cl-Be-Clp2s2激发s2p2spsp杂化 sp2杂化杂化 基态基态 激发激发 2s2pC杂化杂化 激发态激发态 2s2p以以C原子为例原子为例1个个s轨道和轨道和2个个p轨道杂化形成轨道杂化形成3个个sp2杂化轨道杂化轨道 构型构型 120 正三角型正三角型 s

5、p22pC杂化剩下剩下的一个未参与杂化的一个未参与杂化的的p轨道用于轨道用于形成形成键键 +-+-+-3个个sp2杂化轨道可形成杂化轨道可形成3个个键键 价层电子对数为价层电子对数为3的中心原子的中心原子采用采用sp2杂化方式杂化方式 BF3的空间构型为平面三角形BFFFB： 2s22p1s2p2激发s2p2sp2sp2杂化 sp3杂化杂化 基态基态 激发激发 2s2pC杂化杂化 激发态激发态 sp3C杂化2s2p以以C原子为例原子为例1个个s轨道和轨道和3个个p轨道杂化形成轨道杂化形成4个个sp3杂化轨道杂化轨道 构型构型 10928 正四面体型正四面体型 4个个sp3杂化轨道可形成杂化轨道

6、可形成4个个键键价层电子对数为价层电子对数为4的中心原子的中心原子采用采用sp3杂化方式杂化方式 CH4的空间构型为正四面体的空间构型为正四面体C：2s22p2p2s2激发s2p2杂化3spsp3不等性sp3杂化3NH18107HNH2ps2杂化3spOH230104HOH 2ps2杂化3sp3sp除除C原子外，原子外，N、O原子均有以上杂化原子均有以上杂化当发生当发生sp2杂化时，孤对电子优先参与杂化杂化时，孤对电子优先参与杂化单电子所在轨道优先不杂化，以利于形成单电子所在轨道优先不杂化，以利于形成键键 N、O原子杂化时，因为有孤对电子的存在原子杂化时，因为有孤对电子的存在称为不等性杂化称为

7、不等性杂化 其它杂化方式其它杂化方式 dsp2杂化、杂化、sp3d杂化、杂化、sp3d2杂化、杂化、d2sp3杂化杂化例如：例如：sp3d2杂化：杂化：SF6构型：四棱双锥构型：四棱双锥 正八面体正八面体 此类杂化一般是金属作为中心原子此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物用于形成配位化合物 小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型 杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性sp3参加杂化的轨道参加杂化的轨道 s+p s+(2)p s+(3)p s+(3)p 杂化轨道数杂化轨道数 2 3 4 4成键轨道夹角成键轨道夹角分子空间构型分子空间构型直线形直线

8、形 三角形三角形 四面体四面体 三角锥三角锥 V型型实例实例2BeCl2HgCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHSH2OH2中心原子中心原子Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B) 18028 109 9028 109 120杂化杂化类型类型spsp2sp3dsp2sp3dsp3d2d2sp3杂化杂化轨道轨道234456轨道轨道夹角夹角18012010928180/9090/120/180 90/180空间空间构型构型直线型直线型平面三角平面三角型型正四面体正四面体平面正方形平面正方形三角双锥三角双锥正八面体正八面体示例示例BeCl2CO2BF3CH4 CC

9、l4Cu(NH3)42PCl5SF6SiF62四、配合物理论简介四、配合物理论简介 1 1、配位键、配位键 定义：定义：共用电子对由共用电子对由一个原子单方向一个原子单方向 提供提供给另一个原子共用所形成给另一个原子共用所形成| 的的共价键共价键称配位键。称配位键。 表示方法表示方法 形成条件形成条件 AB HN HH H 一个原子有一个原子有孤对电子孤对电子，另一个原子有，另一个原子有空轨道空轨道。 2 2、配位化合物、配位化合物 配合物的形成配合物的形成 天蓝色天蓝色溶液溶液蓝色蓝色沉淀沉淀深蓝色深蓝色溶液溶液Cu(OH)2H2OCu H2OH2OOH22+深蓝色深蓝色晶体晶体Cu(NH3

10、) 4 SO4H2O加乙醇加乙醇并静置并静置 NH3Cu H3NH3NNH32+CuSO4溶液溶液 滴加氨水滴加氨水 继续滴继续滴加氨水加氨水 Cu(OH)2 + 4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液Cu2+ 2NH3H2O = Cu(OH)2+ 2NH4+蓝色溶液蓝色溶液蓝色沉淀蓝色沉淀H2OCu H2OH2OOH22+ NH3Cu H3NH3NNH32+1Cu与与4O形成的结构形成的结构为平面正方形为平面正方形 1Cu与与4N形成的结构形成的结构为平面正方形为平面正方形 配合物的组成配合物的组成 Ag(NH3)2 OH内界内界外界外界配离子配离子Ag(NH3)2+ Ag+中心离子中心离子 （有时可能（有时可能是中心原子）是中心原子） NH3配体配体 配位数：配位原子的个数配位数：配位原子的个数 其中其中N为配位原子为配位原子 常见配位原子：常见配位原子：N、O、F、Cl、C、S 常见配合物常见配合物 Fe3+ + 3SCN = Fe(SCN)3黄色黄色血红色血红色Fe3+ + nSCN = Fe(