化学选修三课件：2.2-分子的立体构型-课件价层电子-杂化轨道ppt.pptx

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1、第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第一课时第一课时 价层互斥理论价层互斥理论二、价层互斥理论二、价层互斥理论1.1.内容内容对对ABn型的分子或离子，型的分子或离子，中心原子中心原子A价层电子对价层电子对（包括成键（包括成键键键电子对和未成键的电子对和未成键的孤对电子对孤对电子对）之）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥以使彼此之间斥力最小，力最小，分子体系分子体系键键电子对和电子对和孤对电子对孤对电子对排斥力最小排斥力最小中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤

2、电子对数 =（a-xb-原子团原子团电荷数电荷数)2.2.成键成键键电子对键电子对和未成键的和未成键的孤对电子对孤对电子对键电子对数键电子对数 = 与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子数a: 对于原子：为中心原子的最外层电子数对于原子：为中心原子的最外层电子数(对于阳离子：对于阳离子：a为中心原子的为中心原子的 最外层电子数减最外层电子数减去离子的电荷数；对于阴离子：去离子的电荷数；对于阴离子： a为中心原子为中心原子 的最外层电子数加上离子的电荷数）的最外层电子数加上离子的电荷数）x 为与中心原子结合的原子数为与中心原子结合的原子数b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为与中心原

3、子结合的原子最多能接受的电子数(H为为1，其他原子为，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）该原子的最外层电子数）=键个数键个数+中心原子上的孤对电子对个数中心原子上的孤对电子对个数价层电子对数价层电子对数分子或分子或离子离子中心原中心原子子 a x b中心原子中心原子上的孤电上的孤电子对数子对数 H2O O SO2 S NH4+ N CO32- C 6 15-1=4 0 4+2=6 0224132孤电子对的计算孤电子对的计算 6 221=（a-xb-原子团所带电荷数原子团所带电荷数)分析下表中分子或离子的孤电子对数分析下表中分子或离子的孤电子对数分子或离子分子或离子 中心中心 原子原子 a

4、x b中心原子中心原子上的孤电上的孤电子对数子对数 SO2 NH4+ CO32- CO2 SO42-SNCCS01451226446324200220 中心原子上的孤对电子也要中心原子上的孤对电子也要占据中心原子占据中心原子周围的空间周围的空间，并参与互相排斥。例如，并参与互相排斥。例如，H2O上上有有2对孤对电子，跟中心原子周围的对孤对电子，跟中心原子周围的键加起来键加起来都是都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈分子呈V形。形。思考：根据价层电子对互斥理论分析，为什么思考：根据价层电子对互斥理论分析，为什么水是水是V 型的结构？型的结构？VSEP

5、R模型立体结构H2O的立体结构二、价层互斥理论二、价层互斥理论 剖析内容剖析内容对对ABn型的分子或离子，型的分子或离子，中心原子中心原子A价层电子对价层电子对（包括成键（包括成键键键电子对和未成键的电子对和未成键的孤对电子对孤对电子对）之）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系力最小，分子体系排斥力最小排斥力最小A4.4.价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型(VSEPR模型模型)：对对ABn型的分子或离子，型的分子或离子，中心原子中心原子

6、A价层电子对价层电子对（包括成键（包括成键键键电子对和未电子对和未成键的成键的孤对电子对孤对电子对）之间由于存在排）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系使彼此之间斥力最小，分子体系A价层电子对价层电子对 3.3.价电子对的空间构型即价电子对的空间构型即VSEPRVSEPR模型模型二、价层互斥理论二、价层互斥理论二、价层互斥理论二、价层互斥理论分子或分子或离子离子键键电子对电子对数数孤电子对孤电子对数数VSEPR模模型及名称型及名称分子的立体分子的立体构型及名称构

7、型及名称CO2CO32-SO24. 4. VSEPRVSEPR模型应用模型应用预测分子立体构型预测分子立体构型232001COOCOOOSOO直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形V形形平面三角形平面三角形中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，二、价层互斥理论二、价层互斥理论分子或分子或离子离子价层电子对价层电子对数数孤电子对孤电子对数数VSEPR模模型及名称型及名称分子的立体分子的立体构型及名称构型及名称CH4NH3H2O4.4.价电子对的空间构型即价电子对的空间构型即VSEPRVSEPR模型应用模型应用432012CH

8、HHHNHHHOHH正四面体正四面体正四面体正四面体正四面体正四面体三角锥形三角锥形正四面体正四面体V形形应用反馈应用反馈化学式化学式中心原子中心原子 孤对电子孤对电子数数键电子键电子对数对数VSEPR模型模型H H2 2S SBFBF3 3NHNH2 2- -2023空间构型空间构型V V形形平面三角形平面三角形 V 形形22平面三角形平面三角形四面体四面体四面体四面体分析下表中分子或离子的价层电子对数，并预测其结构分析下表中分子或离子的价层电子对数，并预测其结构分子或离子分子或离子中心原子上中心原子上孤电子对数孤电子对数键电子键电子对数对数价层电子价层电子对数对数VSEPR模型的立模型的立

9、体结构体结构实际的立实际的立体结构体结构 SO21 CO20 CO32-0 SO32- NH3 CH434322332平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形V形形直线形直线形直线形直线形四面体四面体三角锥形三角锥形1134四面体四面体三角锥形三角锥形044四面体四面体正四面体正四面体ABn 型分子的型分子的VSEPRVSEPR模型模型和立体结构和立体结构VSEPRVSEPR模型模型成键电子对数孤对电子对数分子类型 电子对的排布模型 立体结构立体结构 实 例 23平面平面三角三角形形2 0 AB2直线形直线形 CO23 0 AB32 1 AB2价层电子对数平面三角形平面三角

10、形 BF3V V形形SO2直线直线形形价层电子对数 VSEPRVSEPR模型模型成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布分子构型 实 例模型 4正四正四面面体体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体正四面体 CH4三角锥形三角锥形 NH3V V形形H2O分子类型分子类型中心原子中心原子空间构型空间构型 ABAB2 2有孤对电子有孤对电子V V型型无孤对电子无孤对电子直线形直线形ABAB3 3有孤对电子有孤对电子三角锥形三角锥形无孤对电子无孤对电子平面三角形平面三角形ABAB4 4无孤对电子无孤对电子四面体形四面体形【小结】(2)确定价层电子对的空间构型确定价层电子对的空间

11、构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的地相互远离。于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示：关系如下表所示：这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的空间构型。这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的空间构型。价层电子对数目价层电子对数目 价层电子对构型价层电子对构型2直线形直线形3三角形三角形4四面体形四面体形5三角双锥形三角双锥形6八面体形八面体形1.若若ABn型分子的中心原子型分子的中心原子A上没有未用于形上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子

12、对互斥模成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（型，下列说法正确的（ ） A.若若n=2，则分子的立体构型为，则分子的立体构型为V形形 B.若若n=3，则分子的立体构型为三角锥形，则分子的立体构型为三角锥形 C.若若n=4，则分子的立体构型为正四面体形，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确以上说法都不正确C2.用价层电子对互斥模型判断用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型的分子构型 A、正四面体形、正四面体形 B、V形形 C、三角锥形、三角锥形 D、平面、平面三角形三角形D课堂练习：课堂练习：1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有、多原子分子

13、的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和形和 形，大多数四原子分子采取形，大多数四原子分子采取 形和形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。形。 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+3 、下列分子、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中中,其键角由小到大其键角由小到大的顺序为的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是的是 CH4 NH4+ CH3Cl

14、P4 SO42-A、 B、 C、 D、直线V平面三角三角锥 DC正四面体正四面体第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第二课时第二课时杂化理论杂化理论活动：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CHCH4 4的立体构型的立体构型1.1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么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碳原子与氢原子结合形成CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2 ？C原子轨道排布图原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图原子轨道排布图1s1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

15、单键都应该是都应该是键，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个相互垂直的个相互垂直的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原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子的甲烷分子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

16、为 sp3杂化杂化轨道轨道。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?激发 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杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、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能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一键，从而构成一个正四面体构型的分子。个正四面体构型的分子。 10928三、杂化理论简介三、杂化理论简介1.1.概念：概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干在形

17、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。2.2.要点：要点：（1 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 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

18、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；三、杂化理论简介三、杂化理论简介2.2.要点：要点：（1 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 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；（3 3）杂化前后

19、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；sp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，杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道的成分轨道的成分两个轨道间的夹角为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。180ClClBe例如

20、：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，s2p2p2s2spsp杂化杂化ClClsppxpx激发sp2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，杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为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

21、轨道。120FFFB例如：例如： Sp2 杂化杂化 BF3分子的形成分子的形成B B： 1s1s2 22s2s2 22p2p1 1没有没有3 3个成单电子个成单电子s2p2p2s2sp2sp2杂化激发sp3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 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的

22、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例如：例如： Sp3 杂化杂化 CH4分子的形成分子的形成s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2激发三、杂化理论简介三、杂化理论简介3.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：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 1092

23、8激发3.3.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个单个单电子，可形成电子，可形成2个共价键，键个共价键，键角应当是角应当是90，Why? 2s2p2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不等性杂化：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三、杂化理论简介三、杂化理

24、论简介4.4.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键或用来容纳孤电子对，故有容纳孤电子对，故有 杂化类型的判断方法：先确定分子或离子杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。心原子的杂化轨道类型。=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代表物代表物 杂化轨道数杂化轨道数 杂化轨道类杂化轨道类型型 分子结构分子结构 CH2O CH4 SO2 H2O N

25、H3 正四面体正四面体V形形三角锥形三角锥形CO20+2=2sp20+4=42+2=40+3=31+2=31+3=4spsp3sp3sp2sp3直线形直线形平面三角形平面三角形V形形三、杂化理论简介三、杂化理论简介4.4.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234A的杂化轨道数的杂化轨道数杂化类型杂化类型A的价电子空间构型的价电子空间构型A的杂化轨道空间构型的杂化轨道空间构型ABmABm型分子或离子空型分子或离子空间构型间构型对于对于ABmABm型分子或离子，其中心原子型分子或离子，其中心原子A A的杂化轨道的杂化轨道数恰好与数恰好与A A的价电子对数相等。的价电子对数相等。

26、234spsp2sp3直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型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形形例例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学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/电子对空电子对空间构型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+H2ONH3PCl322344444spspspspspsp2 2spsp3

27、3直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形正四正四面体面体180180120109.5直线形直线形直线形直线形平面三平面三角形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课堂练习课堂练习例题二：对例题二：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试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔

28、分子的成键情况的成键情况 C 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2s2s轨道与轨道与2 2个个2p2p轨道发生杂化，形成轨道发生杂化，形成3 3个个spsp2 2杂化轨道，伸向平面正杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个三角形的三个顶点。每个C C原子的原子的2 2个个spsp2 2杂化轨道分杂化轨道分别与别与2 2个个H H原子的原子的1s1s轨道形成轨道形成2 2个相同的个相同的键，各自剩键，各自剩余的余的1 1个个spsp2 2杂化轨道相互形成一个杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂键，各自没有杂化的化的l l个个2p2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此

29、轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一键。所以，在乙烯分子中双键由一个个键和一个键和一个键构成。键构成。 C 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spsp杂化，两个杂化，两个碳原子以碳原子以spsp杂化轨道与氢原子的杂化轨道与氢原子的1s1s轨道结合形成轨道结合形成键。各自剩余的键。各自剩余的1 1个个spsp杂化轨道相互形成杂化轨道相互形成1 1个个键，两个碳原子的未杂化键，两个碳原子的未杂化2p2p轨道分别在轨道分别在Y Y轴和轴和Z Z轴轴方向重叠形成方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。叁键相结合。大 键 C6H6 spsp2 2杂化杂化