分子的空间构型

1、分子的空间构型分子的空间构型第二课时第二课时杂化理论杂化理论厦大附中厦大附中 罗丹罗丹写出碳原子的核外电子排布图，思考：写出碳原子的核外电子排布图，思考：C原子与原子与H原子结合形成的分子为什么是原子结合形成的分子为什么是CH4，而，而不是不是CH2或或CH3？C原子轨道排布图原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图原子轨道排布图1s1按照我们已经学过的价键理论，甲烷的按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个个C H单键单键都应该是都应该是键，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个相互垂直的个相互垂直的2p 轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟

2、轨道，用它们跟4个氢原子的个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子的甲烷分子CC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例如：例如： Sp3 杂化杂化 CH4分子的形成分子的形成激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2三、杂化理论简介三、杂化理论简介1.1.概念：概念：在在形成分子形成分子时，在外界条件影响下若干时，在外界条件影响下若干不同不同类型类型能量相近能量相近的原子轨道的原子轨道混合起来，重新组合成一组混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的新轨道的过程叫做原子轨道的杂化杂

3、化，所形成的新轨道，所形成的新轨道就称为就称为杂化轨道杂化轨道。2.2.要点：要点：（2 2）参与杂化的各原子轨道）参与杂化的各原子轨道能量要相近能量要相近（同一能级（同一能级组或相近能级组的轨道）；组或相近能级组的轨道）；（1 1）只有在）只有在形成分子形成分子的过程中原子轨道才能进行的过程中原子轨道才能进行杂化杂化, ,孤立的原子不可能发生杂化。孤立的原子不可能发生杂化。（5 5）组合得到的杂化轨道与其他原子形成）组合得到的杂化轨道与其他原子形成键或排键或排布孤对电子布孤对电子，而不会以空轨道的形式存在。，而不会以空轨道的形式存在。学学. .科科. .网网（4 4）杂化前后原子轨道）杂化前

4、后原子轨道数目不变数目不变：参加杂化的轨道数：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（一头大一头小，轨道的形状方向（一头大一头小，最大重叠原理最大重叠原理），），在成键时更有利于轨道间的重叠；故在成键时更有利于轨道间的重叠；故杂化轨道的成键杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的能力比未杂化的原子轨道的成键能力强成键能力强。（3 3）轨道杂化时，通常有）轨道杂化时，通常有激发、杂化、轨道重叠激发、杂化、轨道重叠等等过程；过程；2.2.轨道杂化理论的基本轨道杂化理论的基本要点：要点：（6 6）中心原子采取的杂化类型

5、决定了杂化轨道分布）中心原子采取的杂化类型决定了杂化轨道分布形状（形状（最小斥力原理最小斥力原理）及所形成的分子的几何构型。）及所形成的分子的几何构型。2.2.要点：要点：120FFFB例如：例如： Sp2 杂化杂化 BF3分子的形成分子的形成B B： 1s1s2 22s2s2 22p2p1 1没有没有3 3个成单电子个成单电子激发s2p2p2s2sp2sp2杂化180ClClBe例如：例如： Sp 杂化杂化 BeCl2分子的形成分子的形成Be原子：原子：1s22s2 没有单个电子，没有单个电子，激发s2p2p2s2spsp杂化杂化ClClsppxpx三、杂化理论简介三、杂化理论简介3.3.杂

6、化轨道分类：杂化轨道分类：激发s2p2p2s2杂化3spsp3CH4原子原子轨道杂化轨道杂化等性杂化：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。 杂化轨道杂化轨道 每个轨道的成分每个轨道的成分 轨道间夹角轨道间夹角( 键角键角) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 109283.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：三、杂化理论简介三、杂化理论简介H2O原子原子轨道杂化轨道杂化 O原子：原子：2s22p4 有有2个单个单电子，可形成电子，可形成2个共价键，键个共价键，键角应当是角应当

7、是90，Why? 2s2p2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不等性杂化：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不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对排斥力排斥力：孤电子对：孤电子对- -孤电子对孤电子对 孤电子对孤电子对- -成键电子对成键电子对 成键电子对成键电子对- -成键电子对成键电子对三、杂化理论简介三、杂化理论简介4.4.杂化类型判断：杂化类型判断： 因为因为杂化轨道只能用于形成杂化轨道只能用于形成键或用来键或用来容纳孤电子对容纳孤电子对，故有，故有 杂化类型的判断方法：先确定分子或离子杂化类型的判断方法：先确定分子

8、或离子的的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。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杂化轨道数=中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数三、杂化理论简介三、杂化理论简介4.4.杂化类型判断：杂化类型判断：A的价电子对数的价电子对数234A的杂化轨道数的杂化轨道数杂化类型杂化类型A的价电子空间构型的价电子空间构型A的杂化轨道空间构型的杂化轨道空间构型ABmABm型分子或离子空型分子或离子空间构型间构型对于对于ABmABm型分子或离子，其型分子或离子，其中心原子中

9、心原子A A的杂化轨道的杂化轨道数恰好与数恰好与A A的价电子对数相等的价电子对数相等。234spsp2sp3直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角平面三角形或形或V形形正四面体三角正四面体三角锥形或锥形或V形形例例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：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物质物质价电价电子对子对数数中心原中心原子杂化子杂化轨道类型轨道类型杂化轨道杂化轨道/电子对空电子对空间构型间构型轨道轨道夹角夹角分子空分子空间构型间构型键角键角气态气态BeCl2CO2BF3CH

10、4NH4+H2ONH3PCl322344444spspspspspsp2 2spsp3 3直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形正四正四面体面体180180120109.5直线形直线形直线形直线形平面三平面三角形角形正四正四面体面体V形形三角三角锥形锥形1801801201092810928104.51071810718课堂练习课堂练习例题二：对例题二：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是( ) A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构， CO2为

11、直线形结构为直线形结构D试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况的成键情况 C C原子在形成乙烯分子时，碳原子的原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s2s轨道与轨道与2 2个个2p2p轨道发生杂化，形成轨道发生杂化，形成3 3个个spsp2 2杂化轨道，伸向平面正杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个三角形的三个顶点。每个C C原子的原子的2 2个个spsp2 2杂化轨道分杂化轨道分别与别与2 2个个H H原子的原子的1s1s轨道形成轨道形成2 2个相同的个相同的键，各自剩键，各自剩余的余的1 1个个spsp2 2杂化轨道相互形成一个杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂键，各自没有杂化的化的l l个个2p2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一键。所以，在乙烯分子中双键由一个个键和一个键和一个键构成。键构成。 C C原子在形成乙炔分子时发生原子在形成乙炔分子时发生spsp杂化，两个杂化，两个碳原子以碳原子以spsp杂化轨道与氢原子的杂化轨道与氢原