4-2-3 杂化轨道ppt课件

1、H： 1s1 H： 1s1,O: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz2,N: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1,H： 1s1 H： 1s1 H： 1s1,键角 理论 实测 90 104.5,键角 理论 实测 90 10718 ,4.2.3 杂化轨道（hybrid orbital ）,新理论的提出,1,6C 核外电子排布,问题：,2s2 2p2 2s2 2px1 2py1 2pz0,2. 有几个单电子？ 3.在形成共价键时可以和几个单 电子配对？ 4.和H形成的C-H化合物中，应该 形成CH2,但实际上是形成了CH4，怎样解释？,2, 成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新

2、的价电子轨道杂化轨道,一、基本要点,轨道成分变了,总之，杂化后的轨道,轨道的能量变了,轨道的形状变了,结果，当然是更有利于成键！,变了, 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变, 杂化前后轨道数目不变,4.2.3 杂化轨道（hybrid orbital ）,P52,3,二、杂化轨道的种类,s p 型 s p d 型,a ) 按参加杂化的轨道分类,sp 、 sp2 、 sp3 杂化 ；,sp3 d 、 sp3 d2 杂化等 。,b ) 按杂化轨道能量是否一致分类,等性杂化,如 C 的 sp3 杂化,4 条sp3 杂化轨道能量一致,不等性杂化,如 O 的 sp3 杂化,4 条 sp3 杂化轨道能量

3、不相等。,4,判断是否等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不 看未参加杂化的轨道的能量。,又如 C 的 sp2 杂化,形成 3 个能量相等的 sp2 杂化轨道，属于,等性杂化。,5,三、各种杂化轨道在空间的几何分布 1 sp 杂化 两条杂化轨道呈直线形分布 互成 180角。,6,BeCl2分子的成键过程： Be：2s2 2p0 2s1 2p1 (sp)1 (sp)1 Cl: 3s2 3p5 3px1 3py2 3pz2 Cl: 3s2 3p5 3px1 3py2 3pz2 2个sp分别与Cl 的3px形成2个sp-p 键,7,乙炔分子直线形,两点结论 1 ) 分子构型由 键确定； 2 )

4、 键在 键基础上形成。,C py pz sp 杂化， sp1s ， sp sp 均为 键 。分子为直线形 。,8,例如 CO2,SP2,9,2 sp2 杂化,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120，呈平面三角形。,10,BCl3 BF3 3个键，1个46键。 分子是平面三角形，键角120， NO3- , CO32-, SO3 是sp2杂化,11,12,苯 C6H6 平面正六边形 C sp2 等性杂化 3 条杂化轨道互成 120角 。 C C 键 sp2sp2 C H 键 sp21s 键角 CCC 120，HCC 120。,13,3 sp3 杂化,1

5、4, 等性sp3杂化 CH4,C: 2s22p2,15,16,PCl 5 三角双锥 P sp3d 杂化,4 spd 杂化,17,S,18,H2O V 形结构 ， O sp3 不等性杂化 。 sp3 不等性杂化,5 不等性杂化,不等性sp3杂化,孤对电子,19,NH3: N: 2s2 2p3 2s1 2p4 (sp3)1 (sp3)1 (sp3)1 (sp3)2 H: 1s1 H: 1s1 H: 1s1,NH3： 3个键， N 上有1对孤对电子,NH3 三角锥形 N sp3 不等性杂化,20,HNH 角小于 109 28 ，为 10718 。,21,总 结,杂化轨道 类型,参加杂化 轨道,杂化轨

6、道 数目,成键轨道 键角,分子空间 构型,实例,中心原子,Be Hg,sp,sp2,sp3,sp3(不等性),1个s、1个p,1个s、2个p,1个s、3个p,1个s、3个p,2,3,4,4,180,120,10928,直线型,平面 三角形,(正) 四面体,三角 锥型,V型,BeCl2,HgCl2,BF3,BCl3,CH4,CHCl3,NH3,H2O,H2S,PH3,B,C,N P,O S,A B,A,A,A,A,22,思考题：解释CCl4，C2H2，CO2，NH4+，H3O+ 的分子构型。,已知： C2H2，CO2均为直线型；,的构型为：,分子的空间构型与 杂化轨道的空间构型,一致为等性杂化,

7、不一致为不等性杂化,VSEPR,23,用杂化轨道理论说明SO2分子的成键过程： S 采取sp2 杂化方式,S: 3s2 3p4 (sp2)2 (sp2)1 (sp2)1 (pz)2 O: 2s2 2p4 2px1 2py2 2pz1 O: 2s2 2p4 2px1 2py2 2pz1,S不等性sp2杂化， V 形结构 ，同时存在一个34,O3,24,25,试用杂化轨道理论解释下面问题：, NH3、H2O 的键角为什么比 CH4 小？CO2 的键角为何是180？ 乙烯为何取120 的键角？, 在 BCl3 和 NCl3 分子中，中心原子的氧化数和配体数都相同， 为什么两者的空间分子结构却不同？,

8、还是杂化形式不同,杂化形式不同,26,共轭大键,离域键是由三个或三个以上原子形成的键。 三个或三个以上原子用s键联结起来 满足下列条件，则可以生成离域键： (1) 这些原子都在同一平面上；每一原子有一互相 平行的p轨道(或d轨道，或p, d轨道) (2) 形成大 键的原子轨道能量应相近 (3) p电子的数目小于p轨道数目的两倍。,大键的表示方法: ,电子数,平行p轨道数,27,共轭大键,离域键是由三个或三个以上原子形成的键，不同于两原子间的键。 在三个或三个以上用s键联结起来的原子之间，如能满足下列条件，则可以生成离域键： (1) 这些原子都在同一平面上；每一原子有一互相 平行的p轨道(或d轨

9、道，或p, d轨道) (2) 形成大 键的原子轨道能量应相近 (3) p电子的数目小于p轨道数目的两倍。,28,共轭大键,CO2的碳原子取sp杂化轨道,它的两个未参加杂化的p轨道在空间的取向是跟sp杂化轨道的轴相互垂直。CO2分子里有两套3原子4电子符号为34的p-p大键。,大键的表示方法: ,电子数,平行p轨道数,I 路易斯结构式 II 分子中有2套 III 大键 平行p轨道 的结构式,29,基本要点：,分子或离子的空间构型与中心原子的 价层电子对数目有关。,价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。,LP-LP LP-BP BP-BP,4.2.4 价层电子对互斥理论,（VSEPR法）,孤孤,孤成

10、,成成,推断步骤,30,推断分子或离子的空间构型的具体步骤：,确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A中心原子,X配位原子) ：,原则： A的价电子数=主族序数；,配体： H和卤素每个原子各提供一个价 电子, 氧与硫不提供价电子；,正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。,例：VP( ) = (6+40+2)=4,电子对与构型,31,确定电子对的空间构型：,VP=2 直线形,VP=3 平面三角形,VP=4 正四面体,VP=5 三角双锥,VP=6 正八面体,分子构型,32,确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。, LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型,VP= (2+2)=

11、2 直线形,VP= (3+3)=3 平面三角形,VP= (4+4)=4 四面体,VP= (5+5)=5 三角双锥,VP= (6+6)=6 八面体,例如：,LP0,33,LP0 ：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。,3,4,6,1,1,2,1,2,SnCl2,平面三角形 V形,NH3,四面体 三角锥,H2O,四面体 V形,IF5,八面体 四方锥,XeF4,八面体 平面正方形,VP5,34,电子对数 配体数 孤电子对数 电子对构型 分子构型 ( m ) ( n ) ( m n ) 3 2 1 三角形 “ V ” 字形,35,孤对 孤对 0 0,孤对 孤对 0 0 1,5 对电子，4 个配体，1

12、 对孤对电子，有 2 种情况供选择 ： 甲 乙,5 对电子，3 个配体，2 对孤对电子，有 3 种情况供选择 ： 甲 乙 丙,结论：乙种稳定，称 “ T ” 字形。,孤对 成键 2 3,成键 成键 4 3,从 90 方向上的分布情况看， 甲 稳定，称变形四面体。,孤对 成键 6 4 3,成键 成键 0 2 2,36,6 对电子对 1 对孤对电子 四角锥 6 对电子对 2 对孤对电子 正方形,37,6 8 8 8 5 10 3 4 4 4 3 5 三角形 正四面体 正四面体 正四面体 三角形 三角双锥,分子构型 三角形 V字构型 三角锥 正四面体 V字形 T字形,38,2 多重键的处理 某配体（非 VI A 族）与中心之间有双键或三键时，价层电子对数减 1 或减 2 。,如，乙烯 以左碳为中心 电子总数 4 + 1 2 + 2 = 8 4 对 减 1 3 对 3 个配体 平面三角形 。 注意，这里是以左碳为中心讨论的 。,39,