分子的立体结构

分子的立体结构（第二课时）第一页，共二十八页。

用价层电子对互斥理论推测下列分子的空间构型：①BeCl2

②PO43－

③NO3－

④PCl3⑤NO2－

⑥

O3

⑦

CHCl3【例1】►①直线形②正四面体③平面三角形④三角锥形⑤

V形⑥V形⑦四面体第二页，共二十八页。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σ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，这是为什么？CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论引课第三页，共二十八页。sp3C：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?第四页，共二十八页。

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-SP3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。

109°28’第五页，共二十八页。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。∻用于形成σ键或容纳孤对电子第六页，共二十八页。三、杂化理论简介（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间排布式尽可能远离采用对称结构；2.要点：（1）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；但形状和方向发生改变，在成键时更有利于轨道间的重叠；第七页，共二十八页。sp杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz180°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°，呈直线型

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。第八页，共二十八页。sp杂化

基态激发杂化激发态2s2p以C原子为例1个s轨道和1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道构型180°

直线型剩下的两个未参与杂化的p轨道用于形成π键

2个sp杂化轨道可形成2个σ键价层电子对数为2的中心原子采用sp杂化方式第九页，共二十八页。sp2杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz120°

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。第十页，共二十八页。sp2杂化

基态激发杂化激发态2s2p以C原子为例1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道构型120°

正三角型剩下的一个未参与杂化的p轨道用于形成π键

3个sp2杂化轨道可形成3个σ键价层电子对数为3的中心原子采用sp2杂化方式第十一页，共二十八页。sp3杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

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第十二页，共二十八页。sp3杂化

基态激发杂化激发态2s2p以C原子为例--CH4分子的形成1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道构型109°28′

正四面体型4个sp3杂化轨可形成4个σ键价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式第十三页，共二十八页。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?2s2p2

对孤对电子杂化第十四页，共二十八页。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-成键电子对第十五页，共二十八页。4.杂化类型判断：

因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对

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：故有第十六页，共二十八页。代表物

杂化轨道数

杂化轨道类型

分子结构

CH2O

CH4

SO2

H2O

NH3

正四面体V形三角锥形CO20+2=2sp20+4=42+2=40+3=31+2=31+3=4spsp3sp3sp2sp3直线形平面三角形V形第十七页，共二十八页。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物质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180°180°120°109.3°直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.3°109.3°104.5°107.2°107.2°课堂练习第十八页，共二十八页。【规律方法】判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。小结：第十九页，共二十八页。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)杂化轨道数=中心原子价层电子对数第二十页，共二十八页。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D第二十一页，共二十八页。练习：氨气分子的立体构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为(

)A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道C．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强D．氨气分子是4原子化合物，甲烷为5原子化合物C第二十二页，共二十八页。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第二十三页，共二十八页。C原子在形成乙烯分子时，2s轨道与2个2p轨道sp2杂化，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σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ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π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。第二十四页，共二十八页。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σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。第二十五页，共二十八页。大π键C6H6sp2杂化第二十六页，共二十八页。1、关于原子轨道的说法正确的是(

)A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道D．凡