第2节 共价键与分子的空间构型(第一课时).ppt

1、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,第2节 共价键与分子的空间构型第1课时,CH4分子的空间构型,问题组一： 请写出C原子的价电子轨道表示式。,根据共价键的饱和性推测C和H应该形成几个共价键？,实际上C和H形成了4个共价键，那么C原子应该有几个未成对的电子？根据所学知识怎样才能使C原子具有这些未成对的电子？,一、甲烷中碳原子的杂化,根据共价键的方向性，CH4中的4个CH键的夹角是完全相同的吗？,1.sp3,【交流讨论】 C原子中哪些原子轨道参与了杂化？ 这些原子轨道

2、为什么可以进行杂化？ 轨道杂化后在数目、形状、伸展方向、能量上是否发生变化？ 轨道杂化的结果是什么？ 为什么4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点？,【交流讨论】甲烷的正四面体构型是怎样形成的呢？,14,10,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。,由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。,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原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。 杂化前后轨道数目不变。

3、杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。,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，形成一个正四面体构型的分子。,2.sp2,【问题探究】 哪些原子轨道参与了杂化？ 轨道杂化后在数目、形状、伸展方向、能量上是否发生变化？ 轨道杂化的结果是什么？ 为什么3个杂化轨道的伸展方向分别指向平面三角形的三个顶点？,二、三氟化硼中硼原子的杂化,sp2杂化轨道,乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，只是的s与两个p

4、轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为120。,乙烯分子中键的形成,3.sp,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。,sp型的三种杂化,根据共价键的方向性，NH3中的3个NH键的夹角应为多少？ 实验测得氨分子中NH键的键角为1073，构型如图，试解释其中的原因。 氮原子是否应该发生杂化？,基态N的最

5、外层电子构型为 2s22p3，在H影响 下，N 的一个2s轨道和三个2p 轨道进行sp3 不等性 杂化，形成四个sp3 杂化轨道。其中三个sp3杂化轨 道中各有一个未成对电子，另一个sp3 杂化轨道被 孤对电子所占据。 N 用三个各含一个未成对电子 的sp3 杂化轨道分别与三个H 的1s 轨道重叠，形成 三个 键。由于孤对电子的电子云密集在N 的 周围，对三个 键的电子云有比较大的排斥作 用，使 键之间的键角被压缩到 ，因此 NH3 的空间构型为三角锥形。,NH3 的空间构型,根据共价键的方向性H2O中的2个OH键的夹角应为多少？ 实验测得水分子中OH键的键角为104.5，构型如图，试解释其中

6、的原因。,基态O 的最外层电子构型为2s22p4，在 H 的 影响下，O 采用sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂 化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电 子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占 据。O 用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨 道分别与两个H 的 1s 轨道重叠，形成两个 键。由于O的两对孤对电子对两个 键的成键 电子有更大的排斥作用，使 键之间的键角被 压缩到 ，因此 H2O 的空间构型为V形(角形)。,的空间构型,苯（C6H6）,大 键 C6H6,杂化轨道理论解释苯分子的结构：,C为SP2杂化,所有原子（12个）处于同一平面,分子中6个碳原子未杂化的2P轨道上的

7、未成对电子重叠结果形成了一个闭合的、环状的大键,形成的电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。,C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s ),C6H6的大键（离域键）,0 0 0 1 2,几种常见的杂化轨道类型,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。,价层电子对互斥理论（VSEPR法）,3、确定分子空间构型的简易方法：,利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤如下： （1）确定中心原子的价层电子

8、对数： 价层电子对数（中心原子的价电子数 配位原子提供的电子数离子电荷数 )/2 式中：中心原子的价电子数=主族序数 例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8 配位原子提供的价电子数： H与卤素：1，O与S为0。 当中心原子的价电子数为奇数时要加1 例如：SO42- 价电子对数=(6+0+2)/2=4,（2）.根据分子的价电子对数确定分子的空间构型,(3)、价层电子对互斥理论的应用实例,在CH4 中，C 有4个电子，4个H 提供4个电 子，C 的价层电子总数为8个，价层电子对为4 对 。C 的价层电子对的排布为正四面体，由于 价层电子对全部是成键电子对，因此 CH4 的空 间

9、构型为正四面体。,CH4 的空间构型,的空间构型,在 中，Cl 有7个价电子，不提供电 子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为 个，价层电子对为4对。Cl的价层电子对的排布 为四面体，四面体的 3 个顶角被3个O占据，余 下的一个顶角被孤对电子占据，因此 为三 角锥形。,PCl5 的空间构型,在 PCl5 中，P 有5个价电子，5 个Cl分别提 供1个电子，中心原子共有5对价层电子对，价 层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中 心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此 PCl5 的空间构型为三角双锥形。 利用价层电子对互斥理论，可以预测大多 数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或 离子的

10、空间构型。,4.等电子原理,具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。,符合等电子原理的分子或离子互为等电子体。,等电子原理的某些应用： （1）判断一些简单分子或离子的立体构型：等电子体一般有相同的立体构型。 （2）制造新材料方面的应用。,等电子体有相似的性质。,根据等电子原理，判断下列各组分子属于等电子体的是（ ） A、H2O、H2S B、HF、NH3 C、CO、CO2 D、NO2、SO2,A,在短周期元素组成的物质中，与NO2互为 等电子体的分子有： 、 。,3个原子,H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar,O3,各原子最外层电子数之和为18,SO2,课堂练习,写出下列分子的的杂化轨道类型及空间构型,NH3、BeCl2、PCl3、BF3、CS2 H2O、Cl2O 、SiCl4、CH3F、NI3,1、下列分子