选322分子的立体构型（第2课时）.ppt

1第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第第2课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修3 物质结构与性质物质结构与性质2 1.了解了解杂化轨道理论杂化轨道理论的基本内容。的基本内容。 2.能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。(重点重点)23活动：请根据价层电子对互斥理论分析活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型的立体构型1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是，而不是CH2 ？ C原子轨道排布图原子轨道排布图1s22s22p2 H原子轨道排布图原子轨道排布图1s1杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介4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单键都单键都应该是应该是键，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个相互个相互垂直的垂直的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的甲烷分子原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子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杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介5激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2 由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4个能量与个能量与形状完全相同的轨道。形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为我们把这种轨道称之为 sp3杂化杂化轨道轨道。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介6为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥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，最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介7 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的都完全相同的s-sp3键，从而构成一个正四面体构型键，从而构成一个正四面体构型的分子。的分子。 10928杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介81.概念：概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干在形成分子时，在外界条件影响下若干不同不同类型能量相近的原子轨道类型能量相近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杂化，所形成的新轨道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。就称为杂化轨道。2.要点：要点：（1）参与参加杂化的各原子轨道）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近能量要相近（同一（同一能级组或相近能级组的轨道）；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：参加杂化的轨道数）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目目等于等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子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，在成键时更有利于轨道间的重叠；轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介 三、杂化理论简介三、杂化理论简介 9杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介10（3）杂化前后原子轨道为使相互间）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小排斥力最小，故，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；不同；杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介11sp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180每个每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈，呈直线型直线型 sp 杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与1个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成2个个sp杂化轨道。杂化轨道。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介12180ClClBe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杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介13sp2杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120 每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为轨道的成分，每两个轨道间的夹角为120，呈呈平面三角形平面三角形 sp2杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成3个个sp2 杂化轨道。杂化轨道。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介14120FFFB例如：例如： sp2 杂化杂化 BF3分子的形成分子的形成B： 1s22s22p1没有没有3个成单电子个成单电子激发s2p2p2s2sp2sp2杂化杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介15sp3杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 10928 sp3杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行的杂化，轨道进行的杂化，形成形成4个个sp3 杂化轨道。杂化轨道。 每个每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有含有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道的成分，每两个轨道间轨道的成分，每两个轨道间的夹角为的夹角为109.5，空间构型为空间构型为正四面体型正四面体型杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介16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杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介17其它杂化方式其它杂化方式 dsp2杂化、杂化、sp3d杂化、杂化、sp3d2杂化、杂化、d2sp3杂化、杂化、 sp3d2杂化杂化例如：例如：sp3d2杂化：杂化：SF6构型：四棱双锥构型：四棱双锥 正八面体正八面体 此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介18三、杂化理论简介三、杂化理论简介3.杂化轨道分类：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 10928杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介193.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个单电子，可形成个单电子，可形成2个共个共价键，键角应当是价键，键角应当是90，Why? 2s2p2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化不等性杂化：不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的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杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介20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杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介21三、杂化理论简介三、杂化理论简介4.杂化类型判断：杂化类型判断： 因为杂化轨道只能用于形成因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电键或用来容纳孤电子对，故有子对，故有 杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的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。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杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介22三、杂化理论简介三、杂化理论简介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23 4A的杂化轨道数的杂化轨道数杂化类型杂化类型A的价电子的价电子空间构型空间构型A的杂化轨道的杂化轨道空间构型空间构型ABm型分子或型分子或离子空间构型离子空间构型 对于对于ABm型分子或离子，其中心原子型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。的价电子对数相等。 234spsp2sp3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线形直线形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形形杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介23【练习【练习1】计算下列分子或离子中的价电子对数，并填写下表计算下列分子或离子中的价电子对数，并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/电子对电子对空间构型空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BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体180180120109.5直线形直线形直线形直线形平面平面三角形三角形正四正四面体面体V形形三角三角锥形锥形180180120109.5109.5104.5107.3107.3杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介24【练习【练习2】对对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为直线形结构为直线形结构D杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况25 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2s轨道与轨道与2个个2p轨道轨道发生杂化，形成发生杂化，形成3个个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个顶点。每个C原子的原子的2个个sp2杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个H原子的原子的1s轨轨道形成道形成2个相同的个相同的键，各自剩余的键，各自剩余的1个个sp2杂化轨道相互形杂化轨道相互形成一个成一个键，各自没有杂化的键，各自没有杂化的l个个2p轨道则垂直于杂化轨道轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子键。所以，在乙烯分子中双键由一个中双键由一个键和一个键和一个键构成。键构成。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介26 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sp杂化，两个碳原子杂化，两个碳原子以以sp杂化轨道与氢原子的杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成轨道结合形成键。各自剩键。各自剩余的余的1个个sp杂化轨道相互形成杂化轨道相互形成1个个键，两个碳原子的未键，两个碳原子的未杂化杂化2p轨道分别在轨道分别在Y轴和轴和Z轴方向重叠形成轴方向重叠形成键。所以乙键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。炔分子中碳原子间以叁键相结合。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介27大大 键键 C6H6 spsp2 2杂化杂化杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介282828