杂化理论和分子空间构型讲课文档

杂化理论和分子空间构型第一页，共35页。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第二页，共35页。C60C20C40C70第三页，共35页。第四页，共35页。碳原子: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。？？？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论第五页，共35页。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。一、杂化轨道理论1、SP3杂化146第六页，共35页。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分别指向正四面体的四个顶点。第七页，共35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，形成一个正四面体构型的分子。

109.5°第八页，共35页。2.sp2杂化激发Sp2杂化重叠形成3个(sp2-p)σ键BF3分子形成过程一个s轨道和二个p轨道杂化,产生三个等同的sp2杂化轨道,sp2杂化轨道间夹角120º，呈平面三角形。第九页，共35页。sp2杂化轨道示意图BF3分子的结构示意图第十页，共35页。3.sp杂化重叠激发sp杂化BeCl2分子形成过程形成2个(sp-s)σ键进行sp杂化时，两个杂化轨道之间的夹角为180°。因此由sp杂化轨道构成的分子具有直线形的构型。第十一页，共35页。sp杂化轨道示意图BeCl2分子结构示意图第十二页，共35页。【小结一】SP型的三种杂化杂化类型SP3SP2SP参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道的空间构型杂化轨道间的夹角共价键的类型和数目实例第十三页，共35页。杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的原子轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p杂化轨道数2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角180o120o109.5o空间构型直线正三角形正四面体实例BeCl2，C2H2BF3,BCl3CH4，CCl4小结1：sp型的三种杂化第十四页，共35页。乙烯分子中键的形成第十五页，共35页。sp2杂化轨道

第十六页，共35页。sp杂化轨道

两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp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sp-s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P-P键，形成乙炔分子。第十七页，共35页。大π键（离域键）C6H6第十八页，共35页。思考：1、运用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔、苯、石墨和金刚石中C原子的杂化方式。石墨的结构图金刚石的结构图第十九页，共35页。小结二：含碳物质（有机物、石墨、金刚石等）中碳原子的杂化方式第二十页，共35页。NH3的空间构型4、几种常见分子中心原子杂化类型（NH3、H2O）第二十一页，共35页。第二十二页，共35页。杂化类型spsp2sp3杂化轨道空间取向直线形三角形四面体杂化轨道中孤对电子数分子空间构型直线形三角形正四面体三角锥形折线形实例 BeCl2BF3CCl4NH3H2O键角180°120°0 0 0 1 2几种常见的杂化轨道类型第二十三页，共35页。【小结三】中心原子杂化类型的判断方法

1.看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。注意：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成π键。反之π键的形成不需杂化轨道2、根据价层电子对互斥模型判断第二十四页，共35页。

共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。1、价层电子对互斥理论（VSEPR法）二、确定分子空间构型的简易方法：第二十五页，共35页。2、利用价层电子对互斥理论预测ABn型分子或离子的空间构型的步骤如下：（1）.确定ABm中心原子（A）的价层电子对数nⅰ其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8ⅱ配位原子提供电子数的计算方法：①H、卤素只提供1个共用电子；②在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；③当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子④在ABm分子中A与B之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。如CO2为直线型。。ⅲ离子的空间构型也符合此理论离子的价电子对数计算：要注意加减离子所带电荷数例如：SO42-

价电子对数=(6+0+2)/2=4第二十六页，共35页。中心原子的价层电子对的排布和ABn型共价分子的构型几何构型成键电子对数孤对电子对数分子类型中心原子的价层电子对的排布方式分子空间构型 实例直线形

23平面三角形20 AB2直线形 BeCl230 AB321 AB2价层电子对数平面三角形BF3角形PbCl2第二十七页，共35页。价层电子对数几何构型成键电子对数孤对电子对数分子类型中心原子价层电子对的排布分子空间构型 实例方式4四面体4 0AB43 1AB32 2AB2正四面体CH4三角锥形NH3角形H2O第二十八页，共35页。化学式A的价电子对数n中心原子杂化几何构型成键电子对数孤对电子对数分子空间构型键角结构式BeCl2CO2BF3SO2SO3CO32-【练习】应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。第二十九页，共35页。化学式A的价电子对数n中心原子杂化VP构型成键电子对数孤对电子对数分子空间构型键角结构式CH4CH3ClNH3H2OH3+ONH4+ClO3-【练习】应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。第三十页，共35页。1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4B课堂练习第三十一页，共35页。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课堂练习第三十二页，共35页