三原子分子立体结构教学提纲.ppt

三原子分子立体结构三原子分子立体结构复复习习回回顾顾共价键共价键键键键键键参数键参数键能键能键长键长键角键角衡量化学键稳定性衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素描述分子的立体结构的重要因素成键方式成键方式“头碰头头碰头”,呈轴对称呈轴对称成键方式成键方式“肩并肩肩并肩”,呈镜像对称呈镜像对称一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子（直线型）、双原子分子（直线型）2 2、三原子分子立体结构（有直线形和、三原子分子立体结构（有直线形和V V形）形）、四四原原子子分分子子立立体体结结构构（直直线线形形、平平面面三三角形、三角锥形、正四面体）角形、三角锥形、正四面体）（平面三角形，三角锥形）（平面三角形，三角锥形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4、五原子分子立体结构、五原子分子立体结构最常见的是正四面体最常见的是正四面体CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它：、其它：C60C20C40C70资料卡片：资料卡片：形形色色的分子形形色色的分子分子世界如此形形色色，异彩纷呈，分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢那么分子结构又是怎么测定的呢早早年年的的科科学学家家主主要要靠靠对对物物质质的的宏宏观观性性质质进进行行系系统统总总结结得得出出规规律律后后进进行行推推测测，如如今今，科科学学家家已已经经创创造造了了许许许许多多多多测测定分子结构的现代仪器，定分子结构的现代仪器，红外光谱红外光谱就是其中的一种。就是其中的一种。分分子子中中的的原原子子不不是是固固定定不不动动的的，而而是是不不断断地地振振动动着着的的。所所谓谓分分子子立立体体结结构构其其实实只只是是分分子子中中的的原原子子处处于于平平衡衡位位置置时时的的模模型型。当当一一束束红红外外线线透透过过分分子子时时，分分子子会会吸吸收收跟跟它它的的某某些些化化学学键键的的振振动动频频率率相相同同的的红红外外线线，再再记记录录到到图图谱谱上上呈呈现现吸吸收收峰峰。通通过过计计算算机机模模拟拟，可可以以得得知知各各吸吸收收峰峰是是由由哪哪一一个个化化学学键键、哪哪种种振振动动方方式式引引起起的的，综综合合这这些些信信息息，可可分分析析出出分子的立体结构。分子的立体结构。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的？（指导阅读（指导阅读P39P39）测分子体结构：红外光谱仪测分子体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。分析。同为三原子分子，同为三原子分子，CO2和和H2O分子的空间结分子的空间结构却不同，什么原因？构却不同，什么原因？直线形直线形V形形同为四原子分子，同为四原子分子，CH2O与与NH3分子的的空分子的的空间结构也不同，什么原因？间结构也不同，什么原因？三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形写出写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式、等分子的电子式、结构式及分子的空间构型：结构式及分子的空间构型：OCO:HOH:HNH:H:HCH:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H-HH直线形直线形V形形三角三角锥锥形形平面平面三角形三角形正正四面体四面体HH.C.O.中心原子：中心原子：对对ABn型分子，型分子，B围绕围绕A成键，则成键，则A为为中心原子中心原子，n值值为中心原子结合的原子数。为中心原子结合的原子数。分析分析CO2，H2O，NH3，CH2O，CH4电子电子式的中心原子价电子层电子的成键情况。式的中心原子价电子层电子的成键情况。孤对电子：孤对电子：未用于形成共价键的电子对未用于形成共价键的电子对结论结论：成键电子对和孤对电子对会影响分子成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型的空间构型.直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V形形三角锥形三角锥形小结小结:孤对电子对分子立体结构影响较大。孤对电子对分子立体结构影响较大。二、价层电子互斥模型二、价层电子互斥模型(VSEPR)(VSEPR)、VSEPR模型的要点是模型的要点是:(1)用通式用通式ABnEm来表示所有只含一个来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成，式中中心原子的分子或离子的组成，式中A表示表示中心原子中心原子,B表示配位原子表示配位原子(也叫端位原子也叫端位原子),下下标标n表示配位原子的个数表示配位原子的个数,E表示中心原子上表示中心原子上的的孤对电子对孤对电子对,下标下标m是电子对数。已知分子是电子对数。已知分子或离子的组成和原子的排列顺序时或离子的组成和原子的排列顺序时,m值可用值可用下式确定下式确定:m=(A的族价的族价-X的化合价的化合价X的个数的个数-离子的电离子的电荷数荷数)/2孤对电子孤对电子指成对但不成键指成对但不成键的价电子的价电子例：例：NH3中心原子上的孤电子对数 (531)112中心原子上的孤电子对数 (621)212H2O中心原子上的孤电子对数 (331)012BF3练习练习中心原子上的孤电子对数 (441)012CH4练习练习CO2中心原子上的孤电子对数 (422)012SO2中心原子上的孤电子对数 (622)112PCl5中心原子上的孤电子对数 (551)012SF6中心原子上的孤电子对数 (661)012中心原子上的孤电子对数 (41113)012HCN练习练习NH4+中心原子上的孤电子对数 (5141)012H3O+中心原子上的孤电子对数 (6131)112CO32-中心原子上的孤电子对数 (4232)012SO42-中心原子上的孤电子对数 (6242)012(2)通式通式ABnEm里的里的(n+m)的数目称为的数目称为价层电价层电子对子对数数,令令n+m=z,则可将通式则可将通式ABnEm改写成另改写成另一种通式一种通式AYz;VSEPR模型认为，分子中的价层模型认为，分子中的价层电子对总是尽可能地互斥，均匀地分布在分子中，电子对总是尽可能地互斥，均匀地分布在分子中，因此，因此，z的数目决定了一个分子或离子中的价层的数目决定了一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布电子对在空间的分布(与分子立体构型不同与分子立体构型不同),由此由此可以画出可以画出VSEPR理想模型理想模型:z23456模型模型平面三平面三角形角形直线形直线形正四正四面体面体三角双三角双锥体锥体正八正八面体面体2电子对数电子对数目与立体目与立体结构结构4356电子对数电子对数目与立体目与立体结构结构2 2、价层电子对互斥、价层电子对互斥(VSEPRVSEPR)模型：模型：一一个个分分子子或或离离子子中中的的价价层层电电子子对对在在空空间间的的分分布布（即含孤对电子的（即含孤对电子的VSEPRVSEPR模型）模型）2 2 3 4 3 4 5 65 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体（1 1）对）对ABABm m型分子，若中心原子型分子，若中心原子A A的价层电子对只有成的价层电子对只有成键电子对（即中心原子的价电子都用于形成共价键），键电子对（即中心原子的价电子都用于形成共价键），则价层电子对的相对位置就是分子的构型则价层电子对的相对位置就是分子的构型。CHCH4 4COCO2 2化学式化学式结构式结构式VSEPRVSEPR模型模型分子立体结构分子立体结构 （2 2）若中心原子）若中心原子A A的价层电子对包括成键电子对和孤的价层电子对包括成键电子对和孤对电子（中心原子上有孤对电子），则价层电子对的对电子（中心原子上有孤对电子），则价层电子对的相对位置不是分子的构型，相对位置不是分子的构型，如：如：NHNH3 3 H H2 2OO化学式化学式结构式结构式VSEPRVSEPR模型模型分子立体结构分子立体结构四面四面体形体形四面四面体形体形三角三角锥形锥形V型型思考与交流思考与交流041330021、用、用VSEPR模型预测，下列分子的立体结构与模型预测，下列分子的立体结构与水分子相似的是水分子相似的是（）A、OF2B、H2SC、BeCl2D、CO22、下列分子的立体结构，其中不属于直线型分、下列分子的立体结构，其中不属于直线型分子的是子的是（）A、BeCl2B、CO2C、C2H2D、P43、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（）A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O巩固练习巩固练习CDDAB4 4、多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致，根据或失去电子导致，根据VSEPRVSEPR模型，下列离子中模型，下列离子中所有原子都在同一平面的一组是（所有原子都在同一平面的一组是（）A、NO2-和和NH2-B、H3O+和和ClO3-C、NO3-和和CO32-D、PO43-和和SO42-AC5 5、下列分子中的下列分子中的VSEPRVSEPR模型与分子结构模型相模型与分子结构模型相同的是（同的是（）A、CO2 B、H2O C、NH3 D、CH4AD6 6、用用VSEPRVSEPR模型理论推断，下列微粒为正四面模型理论推断，下列微粒为正四面体结构的是（体结构的是（）A、SO2 B、O3 C、NO3-D、SO42-D(1)(1)完成下表：完成下表：小小 结结物质物质中心原子的孤对电子数中心原子的孤对电子数VSEPRVSEPR模型模型分子结构模型分子结构模型H H2 2O OSOSO2 2SOSO3 3PClPCl3 32 2四面体形四面体形V V形形1 1平面三角形平面三角形V V形形0 0平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形1 1四面体形四面体形三角锥形三角锥形(2)(2)对于对于ABmABm型分子空间构型：型分子空间构型：m m值值中心原子上无孤对电子中心原子上无孤对电子2 23 3中心原子上有一对孤对电子中心原子上有一对孤对电子直线形直线形平面三角形平面三角形V V形形三角锥形三角锥形(3)(3)根据分子中心原子的成键电子对数和孤对电根据分子中心原子的成键电子对数和孤对电子数可以确定较稳定的分子的几何构型：子数可以确定较稳定的分子的几何构型：小小 结结中心原子的中心原子的电子对总数电子对总数实例实例分子空间构型分子空间构型成键电成键电子对数子对数孤对电子数孤对电子数2 23 34 42 23 34 43 32 20 0直线形直线形BeClBeCl2 20 0平面三角形平面三角形BFBF3 3、CHCH2 2O O0 0正四面体形正四面体形CHCH4 4、SIClSICl4 41 1三角锥形三角锥形NHNH3 3、PClPCl3 32 2H H2 2O O、H H2 2S SV V形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V形形三角锥形三角锥形小结小结:价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型问题：按照价键理论，问题：按照价键理论，C C的价态应为多少？的价态应为多少？一个一个C C原子可以和几个氢原子结合形成分子？原子可以和几个氢原子结合形成分子？2s2pC的价电子排布图：的价电子排布图：思考：思考：价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个甲烷中四个C-HC-H的键长、键能相同及的键长、键能相同及H-C-HH-C-H的键角为的键角为109109 2828。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的的4 4个个C-HC-H单键单键都应该是都应该是键键，然而，碳原子的，然而，碳原子的4 4个价层个价层原子轨道是原子轨道是3 3个相互垂直的个相互垂直的2p2p轨道和轨道和1 1个球形的个球形的2s2s轨道，轨道，用它们跟用它们跟4 4个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠，原子轨道重叠，不可能得到四不可能得到四面体构型的甲烷分子面体构型的甲烷分子。这是为什么呢？这是为什么呢？基态基态激发态激发态 C C原子的价电子在一定的能量下发生电子跃迁，原子的价电子在一定的能量下发生电子跃迁，由基态变成激发态。由基态变成激发态。2s2p2s2p三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介为了补充价键理论的不足，鲍林为了补充价键理论的不足，鲍林PaulingPauling在价键理论基在价键理论基础上于础上于19311931年提出了年提出了“杂化轨道理论杂化轨道理论”。尽管电子从基态跃迁到激发态需要一定的能量，尽管电子从基态跃迁到激发态需要一定的能量，但其激发后能形成但其激发后能形成4个共价键比电子不激发只形个共价键比电子不激发只形成两个成两个CH键放出的能量要大得多，这些能量键放出的能量要大得多，这些能量足以补偿电子激发所足以补偿电子激发所 需的能量而有余，因此，需的能量而有余，因此，C与与H形成化合物时生成形成化合物时生成CH4而不是而不是CH2。轨道的杂化更有利于轨道之间的重叠成键。轨道的杂化更有利于轨道之间的重叠成键。因为杂化后电子云分布更为集中，可使成键的因为杂化后电子云分布更为集中，可使成键的原子轨道间的重叠部分增大，成键能力增强，原子轨道间的重叠部分增大，成键能力增强，因此因此C与与H原子能结合成稳定的原子能结合成稳定的CH4。三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介C C原子基态原子的电子排布图：原子基态原子的电子排布图：杂化与杂化轨道杂化与杂化轨道杂化是指在形成分子时，由于原子间的相杂化是指在形成分子时，由于原子间的相互影响，若干不同类型而能量相近的原子互影响，若干不同类型而能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程。所形成的新轨道称为杂化轨道。过程。所形成的新轨道称为杂化轨道。孤立的原子不可能发生杂化，只有在形成孤立的原子不可能发生杂化，只有在形成分子的过程中才会发生。分子的过程中才会发生。在杂化前后，原子轨道的数目保持不变。在杂化前后，原子轨道的数目保持不变。条件不同，杂化轨道类型可能不同。条件不同，杂化轨道类型可能不同。（1）杂化杂化 杂化轨道是由一个杂化轨道是由一个S轨道与三个轨道与三个P轨道进行重新的杂化组合，形成四个轨道进行重新的杂化组合，形成四个能量相等的能量相等的 杂化轨道。每个轨道杂化轨道。每个轨道由由1/4 S成份，成份，3/4 P成份组成。它的立成份组成。它的立体形状是正四面体。体形状是正四面体。C原子位于四面体原子位于四面体的中心，四个轨道分别指向四面体的的中心，四个轨道分别指向四面体的每个顶点，轨道间夹角是每个顶点，轨道间夹角是109o28。SP3杂化轨道杂化轨道spsp3 3杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程xyzxyz zxyzxyz10928CH4分子的空间结构分子的空间结构(正四面体正四面体)（2）SP2杂化轨道杂化轨道 杂化轨道是由一个杂化轨道是由一个S轨道和两个轨道和两个P轨道杂化而形成的三个轨道。每个轨道杂化而形成的三个轨道。每个轨道有轨道有1/3 S成份，成份，2/3 P成份。三个成份。三个轨道在同一平面。轨道间夹角为轨道在同一平面。轨道间夹角为120o。碳原子还剩有一个碳原子还剩有一个P轨道，这个轨道，这个P轨轨道正好与三个道正好与三个 杂化轨道形成的杂化轨道形成的平面垂直。平面垂直。C C原子基态原子的电子排布图：原子基态原子的电子排布图：spsp2 2杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程SP2杂化杂化spsp2 2杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程xyzxyz zxyzxyz120杂化轨道杂化轨道在乙烯分子中，碳原子采取在乙烯分子中，碳原子采取sp2杂化。每个杂化。每个碳原子另有一个碳原子另有一个p轨道不参与杂化；轨道不参与杂化；杂化的三个轨道，形成杂化的三个轨道，形成键，未杂化的键，未杂化的p轨轨道道“肩并肩肩并肩”重叠形成重叠形成键。键。乙烯分子中有乙烯分子中有1个个C-C键，键，4个个C-H键，还键，还有有1个个键。键。双键双键=1+1乙烯的乙烯的sp2杂化图解杂化图解苯环的结构苯环的结构平面正六边形，离域大平面正六边形，离域大键。键。1.苯环中的碳均是以苯环中的碳均是以sp2杂化成夹角为杂化成夹角为1200三三个个sp2杂化轨道杂化轨道.2.苯环中六个碳之间形成苯环中六个碳之间形成6个个键键,每个碳与氢每个碳与氢形成形成1个个键键.3.苯环中六个碳中未杂化的苯环中六个碳中未杂化的P轨道彼此形成一轨道彼此形成一个个大大键键.4.形成形成大大键键比一般的比一般的键更稳定键更稳定,因此苯环因此苯环体现特殊的稳定性体现特殊的稳定性 苯中的碳原子取苯中的碳原子取sp2杂化，每个碳原子尚余一个杂化，每个碳原子尚余一个未参与杂化的未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。轨道，垂直于分子平面而相互平行。由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什么区别么区别,认为中心的碳原子的未参与杂化的认为中心的碳原子的未参与杂化的p轨道中的轨道中的电子电子只与左邻只与左邻的碳原子上的平行的碳原子上的平行p轨道中的一个电子轨道中的一个电子形成形成p键键而不与右邻而不与右邻的形成的形成p键或者相反显然是键或者相反显然是不符合不符合逻辑的逻辑的。所以我们认为所有所以我们认为所有6个平行个平行p轨道总共轨道总共6个电子个电子在在一起形成了一起形成了弥散弥散在整个苯环的在整个苯环的6个碳原子上下形成了个碳原子上下形成了一个一个p-p离域大离域大 键键，符号，符号 66。用用p-p大大 键键(有机化学有机化学中的中的共轭体系共轭体系)的概念苯的结构式写成如下右图更的概念苯的结构式写成如下右图更好。后者已经被好。后者已经被广泛应用广泛应用。离域离域键键是由三个或三个以上原子形成的是由三个或三个以上原子形成的 键，而不同于两原子间的键，而不同于两原子间的 键。在三个或键。在三个或三个以上用三个以上用s s键联结起来的原子之间，如能键联结起来的原子之间，如能满足下列满足下列条件条件，则可以生成离域，则可以生成离域 键：键：(1)这些原子都在这些原子都在同一平面同一平面上；上；(2)每一原子有一每一原子有一互相平行的互相平行的p轨道轨道;(3)p电子电子的数目的数目小于小于p轨道轨道数目的数目的两倍两倍。O3分子分子的中心的中心O原子采取原子采取sp2杂化，和两杂化，和两个端位个端位O原子形成两个原子形成两个s s键，另外键，另外中心中心O原原子和配位子和配位O原子都有原子都有p轨道，共有轨道，共有4个电子个电子,小于轨道数的两倍小于轨道数的两倍6，满足上述条件即可形，满足上述条件即可形成离域成离域34键键。CO32离子离子中的大中的大 键键:碳酸根离子属于碳酸根离子属于AY3型分子，中心碳原子取型分子，中心碳原子取sp2杂化形式，杂化形式，碳碳原子上有原子上有一个一个垂直于分子平面的垂直于分子平面的p轨轨道道；端位的；端位的3个个氧氧原子也原子也各有各有1个个垂直于分子平面垂直于分子平面的的p轨道轨道；分子的总价电子数等于；分子的总价电子数等于24，3个个COs s键有键有6个电子，每个氧原子上有个电子，每个氧原子上有2对对不与分子平面不与分子平面垂直的孤对电子对，因此垂直的孤对电子对，因此4个平行个平行p轨道中共有轨道中共有24634=6个电子，所以个电子，所以CO32离子中有离子中有1个个4轨轨道道6电子电子p-p大大 键键，符号为，符号为 46。丁二烯丁二烯分子式分子式H2C=CH-CH=CH2。4个碳原子个碳原子均均有有3个配位原子相邻，故均取个配位原子相邻，故均取sp2杂化，形成杂化，形成3个个s s键，所有原子处于同一个平面。键，所有原子处于同一个平面。每个碳原子有一个每个碳原子有一个未参与杂化的未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面，每个轨道，垂直于分子平面，每个p轨道轨道里有一个电子里有一个电子。按照上面分析苯分子的结构的模。按照上面分析苯分子的结构的模式，丁二烯分子里有一个式，丁二烯分子里有一个4轨道轨道4电子的电子的p-p大大 键键。(3)sp杂化杂化碳原子在进行碳原子在进行SP杂化时，一个杂化时，一个2S电电子激发到子激发到2P轨道上。轨道上。一个一个S轨道与一个轨道与一个P轨道形成两个等轨道形成两个等同的同的SP杂化轨道。每个杂化轨道。每个SP轨道含有轨道含有1/2S成份，成份，1/2P成份。成份。两个轨道处在同一条直线上，方向两个轨道处在同一条直线上，方向相反。两个相反。两个SP轨道的对称轴之间的夹角轨道的对称轴之间的夹角为为180o。C C原子基态原子的电子排布图：原子基态原子的电子排布图：spsp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程SP杂化轨道杂化轨道spsp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程xyzxyz zxyzxyz180在乙炔分子中，碳原子采取在乙炔分子中，碳原子采取sp杂化。每个杂化。每个碳原子另有二个碳原子另有二个p轨道不参与杂化；轨道不参与杂化；杂化的二个轨道，形成杂化的二个轨道，形成键，未杂化的键，未杂化的p轨轨道可以道可以“肩并肩肩并肩”重叠成键，形成重叠成键，形成键。键。乙炔分子中含乙炔分子中含1个个C-C键，键，2个个C-H键；键；还有还有2个个键。键。叁键叁键=1+2乙炔的成键乙炔的成键CO2的的碳碳原原子子取取sp杂杂化化轨轨道道,它它的的两两个个未未参参加加杂杂化化的的p轨轨道道在在空空间间的的取取向向是是跟跟sp杂杂化化轨轨道道的的轴轴相相互互垂垂直直。CO2分分子子里里有有两两套套3原子原子4电子电子符号为符号为 34的的p-p大大 键键。(I路易斯结构式路易斯结构式II分子中有分子中有2套平行套平行p轨道轨道III表达大表达大 键的结构式键的结构式)石石墨墨分分子子结结构构是是层层形形结结构构，每每层层是是由由无无限限个个碳碳六六元元环环所所形形成成的的平平面面，其其中中的的碳碳原原子子取取sp2杂杂化化，与与苯苯的的结结构构类类似似，每每个个碳碳原原子子尚尚余余一一个个未未参参与与杂杂化化的的p轨轨道道，垂垂直直于于分分子子平平面面而而相相互互平平行行。平平行行的的n个个p轨轨道道形形成成了了一一个个p-p大大 键键。n个个电电子子弥弥散散在在整整个个层层的的n个个碳碳原原子子形形成成的的大大 键键里里，电电子子在在这这个个大大 nn键键中可以自由中可以自由移动移动，所以石墨能导电。，所以石墨能导电。小结杂化轨道理论小结杂化轨道理论sp3杂化：正四面体型杂化，四个杂化轨道，杂化：正四面体型杂化，四个杂化轨道，能形成四个能形成四个键，键，键稳定，可自由旋转。键稳定，可自由旋转。sp2杂化：三个杂化轨道共平面，能形成三个杂化：三个杂化轨道共平面，能形成三个键，未杂化键，未杂化p轨道可形成轨道可形成键，形成键，形成键后，键后，双键均不能自由旋转；双键均不能自由旋转；sp杂化：两个杂化轨道共直线，能形成两个杂化：两个杂化轨道共直线，能形成两个键，未杂化键，未杂化p轨道可形成轨道可形成键，形成键，形成键后，键后，三键均不能自由旋转。三键均不能自由旋转。N N原子基态原子基态原子基态原子基态spsp3 3杂化态杂化态杂化态杂化态NHNH3 3分子分子分子分子杂化杂化杂化杂化已知已知NH3、H2O中的中的N、O都是都是SP3杂化，杂化，请分析它们的形成过程和结构。请分析它们的形成过程和结构。OO氧子基态氧子基态氧子基态氧子基态spsp3 3杂化态杂化态杂化态杂化态H H2 2OO分子分子分子分子杂化杂化杂化杂化孤电子对数：孤电子对数：孤电子对数：孤电子对数：012012夹夹夹夹角：角：角：角：109.5109.5 107.3107.3 104.5104.5 空间结构：空间结构：空间结构：空间结构：正四面体正四面体正四面体正四面体三角锥形三角锥形三角锥形三角锥形VV形形形形结论：在结论：在CH4、NH3和和H2O分子中，中心原子分子中，中心原子都采取都采取sp3杂化，其夹角随孤电子对数的杂化，其夹角随孤电子对数的增加而减少。增加而减少。杂化轨道要点杂化轨道要点(1)轨道杂化是指同一个原子中相关轨道的混轨道杂化是指同一个原子中相关轨道的混合合,由此产生的杂化轨道也是原子轨道由此产生的杂化轨道也是原子轨道。(2)参与杂化的轨道中电子所处的能级略有不同，参与杂化的轨道中电子所处的能级略有不同，而杂化轨道中的电子则处于相同能级。杂化而杂化轨道中的电子则处于相同能级。杂化后能级相当于杂化前有关电子能后能级相当于杂化前有关电子能 级的中间值。级的中间值。(3)杂化轨道的数目等于参与杂化的轨道的总数。杂化轨道的数目等于参与杂化的轨道的总数。(6)杂化轨道成键时，要满足化学键间最小杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键角越大，排斥力越小。杂化排斥原理，键角越大，排斥力越小。杂化轨道类型不同，成键时键角不同，分子的轨道类型不同，成键时键角不同，分子的空间结构也不同。空间结构也不同。(4)各种杂化轨道的各种杂化轨道的“形状形状”均为葫芦形，由均为葫芦形，由分布在原子核两侧的大小叶瓣组成，轨道分布在原子核两侧的大小叶瓣组成，轨道的伸展方向是指大叶瓣的伸展方向，为简的伸展方向是指大叶瓣的伸展方向，为简明起见往往不给出小叶瓣。明起见往往不给出小叶瓣。(5)杂化轨道可分为等性杂化轨道与不等杂化轨道可分为等性杂化轨道与不等性杂化轨道两种性杂化轨道两种。杂化轨道的类型与空间结构的关系杂化轨道的类型与空间结构的关系（2 2）要点：）要点：（1）sp3杂化杂化1个个S轨轨道和道和3个个P轨道轨道基态基态原子原子激发态激发态原子原子4 4个相同的个相同的SPSP3 3杂化轨道杂化轨道混杂混杂小结：杂化轨道理论小结：杂化轨道理论1个个S轨道轨道2个个P轨道轨道杂化杂化（2）sp2杂化杂化3 3个相同的个相同的SPSP2 2杂化轨道杂化轨道（3）sp杂化杂化1个个S轨道轨道1个个P轨道轨道杂化杂化2 2个相同的个相同的SPSP杂化轨道杂化轨道（4）s-p型的三种杂化比较型的三种杂化比较2 2、杂化轨道的特性、杂化轨道的特性:（1 1）只有能量相近的轨道才能互相杂化。）只有能量相近的轨道才能互相杂化。常见的有常见的有:非过渡元素非过渡元素 ns npns np （spsp型杂化）型杂化）过渡元素过渡元素(n-1)d ns np(n-1)d ns np(dspdsp型杂化型杂化)（2 2）杂化轨道的成键能力大于未杂化轨道。）杂化轨道的成键能力大于未杂化轨道。（3 3）参加杂化的原子轨道的数目与形成的杂化轨）参加杂化的原子轨道的数目与形成的杂化轨 道数目相同。道数目相同。（4 4）不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同）不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同SPSP杂化轨道类型杂化轨道类型HCNCO2CS2BeCl2Cl-Be-Cl022直线型直线型180O=C=O022直线型直线型180S=C=S022直线型直线型180H：CNN：H-C N022直线型直线型180SPSP2 2杂化轨道类型杂化轨道类型BCl3(BF3)SO2HCHOC2H4（C6H6）033平面正三角形平面正三角形120123V形形033平面三角形平面三角形033平面平面120119.5 SPSP3 3杂化轨道类型杂化轨道类型134三角锥形三角锥形10718224V形形104.5 134三角锥型三角锥型10718044正四面体正四面体109 28 044正四面体正四面体109 28 看看中中心心原原子子有有没没有有形形成成双双键键或或三三键键，如如果果有有1 1个个三三键键，则则其其中中有有2 2个个键键，用用去去了了2 2个个p p轨轨道道，形形成成的的是是spsp杂杂化化；如如果果有有1 1个个双双键键则则其其中中有有1 1个个键键，形形成成的的是是spsp2 2杂化；如果全部是单键，则形成的是杂化；如果全部是单键，则形成的是spsp3 3杂化。杂化。一般方法：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？注意：杂化轨道只用于形成注意：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子，键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成不会用于形成键。反之键。反之键的形成不需杂化轨道。键的形成不需杂化轨道。0+2=2sp直线形直线形0+3=3sp2平面三角形平面三角形0+4=4sp3正四面体形正四面体形1+2=3sp2V形形1+3=4sp3三角锥形三角锥形2+2=4sp3V形形代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数 杂化轨道类型杂化轨道类型 分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：2、杂化轨道数杂化轨道数=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O3H2SSO2SO3CONON2ONO2N2O4（SPSP2 2）（SPSP3 3）（SPSP2 2）（SPSP2 2）（SPSP）（SPSP2 2）（SPSP2 2）（SPSP）（SPSP）1、写出、写出HCN分子和分子和CH2O分子的路易斯结构式。分子的路易斯结构式。2用用VSEPR模模型型对对HCN分分子子和和CH2O分分子子的的立立体结构进行预测。体结构进行预测。3写写出出HCN分分子子和和CH2O分分子子的的中中心心原原子子的的杂杂化类型。化类型。4分析分析HCN分子和分子和CH2O分子中的分子中的键。键。直线形直线形 平面三角形平面三角形spsp杂化、杂化、spsp2 2杂化杂化2 2个个键键1 1个个键键1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是同的是()ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B 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D3、指出下列各化合物中碳原子杂化类型。、指出下列各化合物中碳原子杂化类型。丁二烯丁二烯丙烯丙烯1234123SP2SP2SP34、指出分子中各个碳原子的杂化轨道类型：、指出分子中各个碳原子的杂化轨道类型：SP2SP2SP3SP12345678910115在乙烯分子中有在乙烯分子中有5个个键、一个键、一个键，键，它们分别是它们分别是（）：）：Asp2杂化轨道形成杂化轨道形成键、未杂化的键、未杂化的2p 轨道形成轨道形成键键 Bsp2杂化轨道形成杂化轨道形成键、未杂化的键、未杂化的2p 轨道形成轨道形成键键 CC-H之间是之间是sp2形成的形成的键，键，C-C之间之间 是未参加杂化的是未参加杂化的2p轨道形成的轨道形成的键键 DC-C之间是之间是sp2形成的形成的键，键，C-H之间之间 是未参加杂化的是未参加杂化的2p轨道形成的轨道形成的键键A6有关乙炔分子中的化学键有关乙炔分子中的化学键 描述不正确的是（描述不正确的是（）A两个碳原子采用两个碳原子采用sp杂化方式杂化方式B两个碳原子采用两个碳原子采用sp2杂化方式杂化方式C每个碳原子都有两个未杂化的每个碳原子都有两个未杂化的2p 轨道形成轨道形成键键D两个碳原子形成两个两个碳原子形成两个键键B7氨气分子空间构型是三角锥形，而氨气分子空间构型是三角锥形，而 甲烷是正四面体形，这是因为甲烷是正四面体形，这是因为（）A两种分子的中心原子的杂化轨道类型不两种分子的中心原子的杂化轨道类型不 同，同，NH3为为sp2型杂化，而型杂化，而CH4是是sp3型杂化型杂化BNH3分子中分子中N原子形成三个杂化轨道，原子形成三个杂化轨道，CH4 分子中分子中C原子形成原子形成4个杂化轨道。个杂化轨道。CNH3分子中有一对未成键的孤对电子，它分子中有一对未成键的孤对电子，它 对成键电子的排斥作用较强。对成键电子的排斥作用较强。D.NH3为为sp3型杂化，而型杂化，而CH4是是sp2型杂化。型杂化。C杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型：小小 结结杂化类型杂化类型常见分子常见分子分子空间构型分子空间构型直线形直线形BeClBeCl2 2、COCO2 2、C C2 2H H2 2平面三角形、平面结构平面三角形、平面结构BFBF3 3、CHCH2 2O O、C C2 2H H4 4正四面体形正四面体形CHCH4 4、SIClSICl4 4三角锥形三角锥形NHNH3 3、PClPCl3 3H H2 2O O、H H2 2S SV V形形spsp3 3spspspsp2 2小结：杂化轨道理论简介四、配合物理论简介四、配合物理论简介CuSO45H2OCu(H2O)42+SO42 天蓝色天蓝色 天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色 无色无色 无色无色 无色无色Na+Cl-K+Br-K+实验探究实验探究2121固体固体溶液溶液颜色颜色无色离子：无色离子：CuSO4CuCl22H2O CuBr2NaClK2SO4KBr向盛有固体样品的试管中，分别加向盛有固体样品的试管中，分别加1/31/3试管试管水溶解固体，观察实验现象并填写下表水溶解固体，观察实验现象并填写下表什么离子什么离子呈天蓝色：呈天蓝色：白色白色白色白色白色白色 白色白色绿色绿色深褐色深褐色思考与思考与交流交流1 1为什么为什么CuSO4 5H2O晶体是蓝晶体是蓝色而无水色而无水CuSO4 是白色？是白色？思考与思考与交流交流2 2CuCu2+2+与与H H2 2O O是如何结合的呢？是如何结合的呢？1 1、在强酸溶液电离的过程中，、在强酸溶液电离的过程中，H H2 2O O能与能与H H+结结合形成合形成H H3 3O O+，请用电子式表示，请用电子式表示H H与与O O形成形成H H2 2O O的的过程，比较过程，比较H H2 2O O和和H H3 3O O+的电子式，讨论的电子式，讨论H H2 2O O与与H H+是如何形成是如何形成H H3 3O O+？OH2XOXHHXHOXHHX+1 1、配位键、配位键（1 1）定义）定义（2 2）配位键的形成条件）配位键的形成条件（3 3）配位键的表示方法）配位键的表示方法一方提供一方提供孤电子对孤电子对一方提供一方提供空轨道空轨道A AB B提供孤电子对提供孤电子对的原子与的原子与接受孤电接受孤电子对的原子子对的原子之间形成的共价键，之间形成的共价键，（4 4）配位键的键参数）配位键的键参数同其他同其他相同原子相同原子形成的形成的共价键键参数共价键键参数完全相同完全相同HOHH即即“电子对给予电子对给予接受键接受键”CuCu2+2+与与H H2 2O O是如何结合的呢？是如何结合的呢？思考与思考与交流交流2 2Cu2+H+提供提供空轨道接空轨道接受孤对电子受孤对电子H2O提供提供孤电子对孤电子对H2OHOHHCu Cu H H2 2O OH H2 2O OH H2 2O OOHOH2 22+2 2、请根据、请根据H H3 3O O+的形成提出的形成提出Cu(H2O)42+中中 Cu2+与与H2O结合方结合方式的设想，并将你的想法与同学交流。式的设想，并将你的想法与同学交流。2 2、配合物、配合物(2)(2)配合物的组成配合物的组成Cu(HCu(H2 2O)O)4 4SOSO4 4内界内界外界外界中心中心离子离子配配体体配配位位数数(1)(1)定义定义通常把通常把接受孤电子对接受孤电子对的金属离子的金属离子（或原子）与某些（或原子）与某些提供孤电子对提供孤电子对的的分子或离子以配位键结合形成的化分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物合物称为配位化合物，简称配合物(配离子配离子)天蓝色天蓝色溶液溶液蓝色蓝色沉淀沉淀深蓝色深蓝色溶液溶液除水外，是否有其他电子给予体？除水外，是否有其他电子给予体？实验探究实验探究22 22（取实验（取实验2-12-1所得硫酸铜溶所得硫酸铜溶液液1/31/3实验）根据现象分析溶液成分的变化实验）根据现象分析溶