分子的空间构型 杂化轨道理论.ppt

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1、专题四专题四 分子空间结构与物质性质分子空间结构与物质性质第一单元第一单元 分子构型与物质的性质分子构型与物质的性质分子的空间构型分子的空间构型 C C原子与原子与H H原子结合形成的分子为什么是原子结合形成的分子为什么是CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2或或CHCH3 3？CHCH4 4分子为什么具有正分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为相同为1092810928）？）？2s 2px 2py 2pz2s 2p2s 2p2s 2p2s 2px x x x 2p 2p 2p 2py y y y 2p 2p 2p 2pz z

2、z z C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，1.杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激激发态发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928激发激发在同一个原子中在同一个原子中能量相近能量相近的不同类型的几个原子的不同类型的几个原子轨道（轨道（S S、PP）可以相互叠加而组成）可以相互叠加而组成同等数目同等数目的的能量完全相等能量完全相等的杂化原子轨道的杂化原子轨道杂化轨道理论杂化轨道理论S轨道和轨道和p轨道杂化轨道类型轨道杂化轨道类型sp2 杂化杂化sp 杂化杂化sp3 杂化杂化杂化轨道夹角杂化轨道夹

3、角杂化轨道杂化轨道空间取向空间取向 180 120 109.5 直线直线正四面体正四面体 平面平面 三角形三角形杂化轨道杂化轨道数目数目2342s2pB的的基态基态2p2s激激发态发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态BF3分子形成过程分子形成过程BFFF激发激发120思考思考BeCl2分子形成过程分子形成过程激发激发2s2pBe基态基态2s2p激激发态发态杂化杂化直线形直线形sp杂化态杂化态键合键合直线形直线形化化合态合态Cl Be Cl180 思考思考思考题：根据以下事实总结：如何判断一思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？个化合物的中心原子的杂化类型？已知：

4、杂化轨道只用于形成已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤电子对键或者用来容纳孤电子对杂化轨道数杂化轨道数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+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CO2CH2OCH4NH3H2O结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：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请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况分子的成键情况?思考思考用杂化轨道理

5、论解释苯分子的成键情况？用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？巩固练习题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是类型相同的是 ()BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B推断分子或离子的空间构型的具体步骤：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，确定中心原子的价层电子对数，以以AXm为例为例(A中心原子中心原子,X配位原子配位原子)：原则：原则：A A的价电子数的价电子数 =主族序数；主族序数；配体配体X：H H和卤素每个原子各提供一个价电和卤素每个原子各提供一个价电子子,规定氧与硫不提供价电子规定氧与

6、硫不提供价电子；正离子应减去电荷数正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。负离子应加上电荷数。n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数()负负 正正确定电子对的空间构型：确定电子对的空间构型：n=2 直线形直线形n=3 平面三角形平面三角形n=4 正四面体正四面体确定中心原子的孤对电子对数，推断分子确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。的空间构型。孤对电子孤对电子=0:分子的空间构型分子的空间构型=电子对的空间构型电子对的空间构型n=(2+2)=2 直线形直线形n=(3+3)=3 平面三角形平面三角形n=(4+4)=4 四面体四面体例如

7、：例如：孤对电子孤对电子0：分子的空间构型不同于电分子的空间构型不同于电子对的空间构型。子对的空间构型。3411 2SnCl2平面三角形平面三角形 V形形NH3四面体四面体 三角锥三角锥H2O四面体四面体 V形形n孤对孤对电子电子电子对的电子对的空间构型空间构型分子的分子的空间构型空间构型例例（3）判断共价分子结构的实例）判断共价分子结构的实例 例例 1 利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何 构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型。AlCl3 H2S SO32-NH4+

8、NO2 解：总数解：总数 对数对数电子对构型电子对构型 6 8 8 8 5 3 4 4 4 3 三角形三角形 正四面体正四面体 正四面体正四面体 正四面体正四面体 三角形三角形 分子构型分子构型 三角形三角形 V字构型字构型 三角锥三角锥 正四面体正四面体 V字形字形 代表代表物物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型中心原子中心原子无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4中心原子中心原子有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3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:具有相同的通式具有相

9、同的通式ABm，而且价电子总数和原子数目而且价电子总数和原子数目相等的分子或离子具有相同的结构特征相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为这个原理称为“等电等电子体原理子体原理”。这里的。这里的“结构特征结构特征”的概念既包括分子的立体的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为角为180 或或90 等特定的角度。等特定的角度。（1）CO2、CNS、NO2+、N3具有相同的通式具有相同的通式AX2，价电子总数价电子总数16，具有相同的结构，具有相同的结构直线型分子，中心原子直线型分子，中心原子上没有孤

10、对电子而取上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形杂化轨道，形成直线形s s-骨架，键角骨架，键角为为180。等电子体原理等电子体原理（2）CO32、NO3、SO3等离子或分子具有相同的通等离子或分子具有相同的通式式AX3,总价电子数总价电子数24，有相同的结构，有相同的结构平面三角形分子平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的杂化轨道形成分子的s s-骨骨架。架。（3 3）S SO2、O3、NO2等离子或分子，等离子或分子，AX2，18e，中心中心原子取原子取sp2杂化形式，杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心理想模型为平面三角

11、形，中心原子上有原子上有1对孤对电子对孤对电子(处于分子平面上处于分子平面上)，分子立体结构为，分子立体结构为V型型(或角型、折线型或角型、折线型)。（4）SO42、PO43等离子具有等离子具有AX4的通式的通式,总价电子数总价电子数32，中心原子有，中心原子有4个个s s-键，故取键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立杂化形式，呈正四面体立体结构；体结构；（5）PO33、SO32、ClO3等离子具有等离子具有AX3的通式，总的通式，总价电子数价电子数26，中心原子有，中心原子有4个个s s-轨道轨道(3个个s s-键和键和1对占据对占据s s-轨道的孤对电子轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型

12、为四面体，理想模型为四面体，(不计孤对不计孤对电子的电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式，杂化形式，没有没有p-pp p键或键或p-p大大 键，它们的路易斯结构式里的重键是键，它们的路易斯结构式里的重键是d-p大大 键。键。1 1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是型相同的是 ()()A ACOCO2 2与与SOSO2 2 B BCHCH4 4与与NHNH3 3 C CBeClBeCl2 2与与BFBF3 3 D DC C2 2H H2 2与与C C2 2H H4 4B B2 2、对对SOSO2 2与与COCO2 2说法正确的是说法正确的是()()A.A.都是直线形结构都是直线形结构B.B.中心原子都采取中心原子都采取spsp杂化轨道杂化轨道C.SC.S原子和原子和C C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子D.SOD.SO2 2为为V V形结构，形结构，COCO2 2为直线形结构为直线形结构D3 3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。并预测分子的几何构型。(1)PCl(1)PCl3 3 (2)BCl (2)BCl3 3 (3)CS (3)CS2 2