杂化轨道理论、配合物理论.ppt
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1、第2课时杂化轨道理论、配合物理论探究探究1 1 杂杂化化轨轨道理道理论论研研读读教材教材自主自主认认知知1.1.杂杂化化轨轨道理道理论论:相近相近相等相等相同相同等于等于形状形状方向方向增强增强2.2.杂杂化化轨轨道道类类型及空型及空间间构型构型:杂杂化化类类型型spspspsp2 2spsp3 3参与参与杂杂化的原子化的原子轨轨道及数目道及数目_杂杂化化轨轨道的数目道的数目_杂杂化化轨轨道的道的夹夹角角_杂杂化化轨轨道的空道的空间间构型构型_杂杂化化轨轨道示意道示意图图1 1个个nsns和和1 1个个npnp1 1个个nsns和和2 2个个npnp1 1个个nsns和和3 3个个npnp2
2、23 34 41801801201201092810928直直线线形形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形杂杂化化类类型型spspspsp2 2spsp3 3实实例例BeClBeCl2 2BFBF3 3CHCH4 4分子分子结结构示构示意意图图分子构型分子构型_直直线线形形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形3.3.杂杂化化轨轨道与共价道与共价键键的的类类型。型。杂杂化化轨轨道只能形成道只能形成_键键或或_,_,不能形不能形成成_键键;未参与未参与杂杂化的化的p p轨轨道可用于形成道可用于形成_键键。用来容用来容纳纳未参与成未参与成键键的孤的孤电电子子对对合作探究合作探究核心核心归纳归
3、纳仔仔细观细观察上面关于碳原子的三种察上面关于碳原子的三种杂杂化化轨轨道道图图示示,回答下列回答下列问题问题:1.2s1.2s轨轨道与道与3p3p轨轨道能否形成道能否形成杂杂化化轨轨道道?提示提示:不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s2s与与3p3p不不在同一能级组在同一能级组,能量相差较大。能量相差较大。2.2.原子原子轨轨道道杂杂化后化后,数量和能量有什么数量和能量有什么变变化化?提示提示:杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。但能量不同。s s轨道与轨道与p p轨道的能量不同轨道的
4、能量不同,杂化后杂化后,形成的一组杂化轨道能量相同。形成的一组杂化轨道能量相同。3.3.用用杂杂化化轨轨道理道理论论探究探究CHCH4 4的中心原子的的中心原子的杂杂化化类类型。型。提示提示:在形成在形成CHCH4 4分子时分子时,碳原子的一个碳原子的一个2s2s轨道和三个轨道和三个2p2p轨道发生混杂轨道发生混杂,形成四个能量相等的形成四个能量相等的spsp3 3杂化轨道。四个杂化轨道。四个spsp3 3杂化轨道分别与四个氢杂化轨道分别与四个氢原子的原子的1s1s轨道重叠成键形成甲烷分子轨道重叠成键形成甲烷分子,所以四个所以四个C CH H键是等同的。可键是等同的。可表示为表示为4.4.用用
5、杂杂化化轨轨道理道理论论探究探究NHNH3 3呈三角呈三角锥锥形的原因。形的原因。提示提示:NHNH3 3分子中的氮原子价电子排布图为分子中的氮原子价电子排布图为 ,1 ,1个个2s2s轨道轨道与与3 3个个2p2p轨道杂化后轨道杂化后,形成形成4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道,其中其中3 3个杂化轨道中是单个杂化轨道中是单电子电子,分别与分别与3 3个氢原子形成个氢原子形成键键,1,1个杂化轨道中是成对电子个杂化轨道中是成对电子,不形成不形成共价键。共价键。spsp3 3杂化轨道应为正四面体构型杂化轨道应为正四面体构型,但由于孤电子对不形成化学但由于孤电子对不形成化学键键,故故NHN
6、H3 3分子为三角锥形。分子为三角锥形。5.CO5.CO2 2和和SOSO2 2都是三原子分子都是三原子分子,为为什么它什么它们们的立体构型不同的立体构型不同?试试用用杂杂化化轨轨道理道理论论解解释释。提示提示:COCO2 2分子中的中心原子碳原子采用的是分子中的中心原子碳原子采用的是spsp杂化杂化,2,2个杂化轨道以个杂化轨道以碳原子为中点碳原子为中点,呈直线形分布呈直线形分布,分别与分别与2 2个氧原子的个氧原子的2p2p轨道形成轨道形成键键,键键角为角为180,180,分子呈直线形分子呈直线形;SOSO2 2分子中的中心原子硫原子采用的是分子中的中心原子硫原子采用的是spsp2 2杂化
7、杂化,3,3个杂化轨道以硫原个杂化轨道以硫原子为中心子为中心,呈平面三角形分布呈平面三角形分布,其中其中1 1个轨道中是孤电子对个轨道中是孤电子对,另另2 2个轨道个轨道中的未成对电子中的未成对电子,分别与分别与2 2个氧原子的个氧原子的2p2p轨道形成轨道形成键键,分子呈分子呈V V形形,由由于孤电子对的排斥作用于孤电子对的排斥作用,使键角小于使键角小于120120。6.6.为为什么什么CHCH4 4、NHNH3 3、H H2 2O O的中心原子均的中心原子均为为spsp3 3杂杂化化,但但键键角却分角却分别为别为1092810928、107107、105?105?提示提示:因为因为CHCH
8、4 4分子的中心原子碳原子上无孤电子对分子的中心原子碳原子上无孤电子对,4,4个个键伸向正四键伸向正四面体的面体的4 4个顶点个顶点,键角为键角为1091092828,NH,NH3 3分子中氮原子上有一对孤电子对分子中氮原子上有一对孤电子对,孤电子对对另外三个孤电子对对另外三个键产生排斥作用键产生排斥作用,使三个使三个键的键角变小键的键角变小,同理同理,H,H2 2O O分子中的氧原子上有分子中的氧原子上有2 2对孤电子对对孤电子对,对对键排斥力更大键排斥力更大,故键角更小。故键角更小。【归纳总结归纳总结】杂杂化化类类型的判断方法型的判断方法由于由于杂杂化化轨轨道只能用于形成道只能用于形成键键
9、或者用来容或者用来容纳纳孤孤电电子子对对,而两个原子而两个原子之之间间只能形成一个只能形成一个键键,故有下列关系故有下列关系:杂杂化化轨轨道数道数=中心原子孤中心原子孤电电子子对对数数+中心原子中心原子结结合的原子数合的原子数,再由再由杂杂化化轨轨道数判断道数判断杂杂化化类类型。型。例如例如:代表物代表物杂杂化化轨轨道数道数杂杂化化轨轨道道类类型型COCO2 20+2=20+2=2spspCHCH2 2O O0+3=30+3=3spsp2 2CHCH4 40+4=40+4=4spsp3 3SOSO2 21+2=31+2=3spsp2 2NHNH3 31+3=41+3=4spsp3 3H H2
10、2O O2+2=42+2=4spsp3 3过过关小关小练练即即时应时应用用1.(20151.(2015银银川高二川高二检测检测)下列下列说说法正确的是法正确的是()A.CHClA.CHCl3 3是正四面体形是正四面体形B.HB.H2 2O O分子中氧原子分子中氧原子为为spsp2 2杂杂化化,其分子几何构型其分子几何构型为为V V形形C.C.二氧化碳中碳原子二氧化碳中碳原子为为spsp杂杂化化,为为直直线线形分子形分子D.D.是三角是三角锥锥形形【解题指南】【解题指南】解答本题时应注意以下两点解答本题时应注意以下两点:(1)(1)分子结构与杂化类型的联系。分子结构与杂化类型的联系。(2)(2)
11、杂化类型中的特殊性杂化类型中的特殊性:是否含有孤电子对。是否含有孤电子对。【解析】【解析】选选C C。根据价层电子对互斥理论可知。根据价层电子对互斥理论可知A A项项CHClCHCl3 3是四面体形是四面体形,B,B项项H H2 2O O分子中氧原子为分子中氧原子为spsp3 3杂化杂化,其分子几何构型为其分子几何构型为V V形。形。C C项二氧化碳项二氧化碳中碳原子为中碳原子为spsp杂化杂化,为直线形分子为直线形分子,正确。正确。D D项项 是正四面体形。是正四面体形。2.2.如下如下图图所示是甲所示是甲醛醛分子模型的示意分子模型的示意图图。根据。根据该图该图和所学的化学和所学的化学键键知
12、知识识回答下列回答下列问题问题:(1)(1)甲甲醛醛分子中碳原子分子中碳原子轨轨道道杂杂化的方式是化的方式是,做出做出该该判断的主要判断的主要理由是理由是 。(2)(2)下列是下列是对对甲甲醛醛分子中碳氧分子中碳氧键键的判断的判断,其中正确的是其中正确的是(用序号填空用序号填空)。单键单键双双键键极性极性键键非极性非极性键键键键键键键键和和键键(3)(3)甲甲醛醛分子中分子中CHCH键键与与CHCH键键的的夹夹角角(填填“=”“”“=”“”或或“”)120,“”)120,出出现该现现该现象的主要原因是象的主要原因是 。【解题指南】【解题指南】解答本题时应注意以下解答本题时应注意以下3 3点点:
13、(1)(1)学会从甲醛的分子结构模型判断中心原子的杂化类型学会从甲醛的分子结构模型判断中心原子的杂化类型;(2)(2)清楚共价键的分类标准和类型清楚共价键的分类标准和类型;(3)(3)掌握价层电子对互斥理论对分子构型的判断。掌握价层电子对互斥理论对分子构型的判断。【解析】【解析】本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子的立体构型与成键的类型、键参数等知识的综合运用。的立体构型与成键的类型、键参数等知识的综合运用。(1)(1)原子杂化轨道的类型不同原子杂化轨道的类型不同,分子的空间构型也不同。由题图可知分子的空间构型也不同。由题图可知,
14、甲醛分子的空间构型为平面三角形甲醛分子的空间构型为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子的杂化所以甲醛分子中的碳原子的杂化方式是方式是spsp2 2杂化。杂化。(2)(2)碳与氧的电负性不同碳与氧的电负性不同,所以碳氧键是极性键。醛的分子中都含有羰所以碳氧键是极性键。醛的分子中都含有羰基基(C(C O),O),所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说,双键是双键是键键和和键的组合。键的组合。(3)(3)由于碳氧双键中存在由于碳氧双键中存在键键,它对它对CHCH键电子对的排斥作用较强键电子对的排斥作用较强,所所以甲醛分子中以甲醛分子中CHCH键与键与CHCH键的夹
15、角小于键的夹角小于120120。答案答案:(1)sp(1)sp2 2杂化甲醛分子的空间构型为平面三角形杂化甲醛分子的空间构型为平面三角形(2)(2)(3)(3)碳氧双键中存在碳氧双键中存在键键,它对它对CHCH键电子对的排斥作键电子对的排斥作用较强用较强 【方法【方法规规律】律】判断分子的中心原子判断分子的中心原子杂杂化化轨轨道道类类型的方法型的方法(1)(1)根据根据杂杂化化轨轨道的空道的空间间分布构型判断。分布构型判断。若若杂杂化化轨轨道在空道在空间间的分布的分布为为正四面体形正四面体形,则则分子的中心原子分子的中心原子发发生生spsp3 3杂杂化。化。若若杂杂化化轨轨道在空道在空间间的分
16、布呈平面三角形的分布呈平面三角形,则则分子的中心原子分子的中心原子发发生生spsp2 2杂杂化。化。若若杂杂化化轨轨道在空道在空间间的分布呈直的分布呈直线线形形,则则分子的中心原子分子的中心原子发发生生spsp杂杂化。化。(2)(2)根据根据杂杂化化轨轨道之道之间间的的夹夹角判断。角判断。若若杂杂化化轨轨道之道之间间的的夹夹角角为为10928,10928,则则分子的中心原子分子的中心原子发发生生spsp3 3杂杂化化;若若杂杂化化轨轨道之道之间间的的夹夹角角为为120,120,则则分子的中心原子分子的中心原子发发生生spsp2 2杂杂化化;若若杂杂化化轨轨道之道之间间的的夹夹角角为为180,1
17、80,则则分子的中心原子分子的中心原子发发生生spsp杂杂化。化。【补偿训练补偿训练】(2015(2015石家庄高二石家庄高二检测检测)在乙在乙烯烯分子中有分子中有5 5个个键键和和1 1个个键键,它它们们分分别别是是()A.spA.sp2 2杂杂化化轨轨道形成道形成键键,未未杂杂化的化的2p2p轨轨道形成道形成键键B.spB.sp2 2杂杂化化轨轨道形成道形成键键,未未杂杂化的化的2p2p轨轨道形成道形成键键C.CHC.CH之之间间是是spsp2 2杂杂化化轨轨道形成道形成键键,CC,CC之之间间是未是未杂杂化的化的2p2p轨轨道形成道形成键键D.CCD.CC之之间间是是spsp2 2杂杂化
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- 轨道 理论 配合 物理
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