第二节分子的立体结构杂化轨道理论精选PPT.ppt
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1、第二节分子的立体结构杂化轨道理论第1页,本讲稿共31页思思 考考 写出碳原子的核外电子排布图,思考为什么碳原子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与氢原子结合形成CH4,而不是,而不是CH2?碳原子的一个碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到电子受外界影响跃迁到2P空轨道上,空轨道上,使碳原子具有四个单电子,因此碳原子与氢原子结合生使碳原子具有四个单电子,因此碳原子与氢原子结合生成成CH4。1s2s2p1s2s2p第2页,本讲稿共31页 为了解释像甲烷等分子的立体结构,鲍林提出了杂化为了解释像甲烷等分子的立体结构,鲍林提出了杂化轨道理论。轨道理论。如果如果C原子就以原子就
2、以1个个2S轨道和轨道和3个个2P轨道上的单电子,分别与轨道上的单电子,分别与四个原子的四个原子的1S轨道上的单电子重叠成键,所形成的四个共价轨道上的单电子重叠成键,所形成的四个共价键能否完全相同?这与键能否完全相同?这与CH4分子的实际情况是否吻合?分子的实际情况是否吻合?思考思考第3页,本讲稿共31页看看杂化轨道理论的解释:看看杂化轨道理论的解释: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个能量与形状个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。杂化轨道。第4页,本讲稿共31页 为了四个杂化轨道在空间尽
3、可能远离,使轨道间的排斥最小,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,4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。第5页,本讲稿共31页 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叠后,就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的SSP3键,键,从而构成一个正四面体构型的分子。从而构成一个正四面体构型的分子。10928第6页,本讲稿共31页 1、基本要点:基本要点:在形成分子时,由于原子的相互影响,若干在形成分子时,由
4、于原子的相互影响,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,重新组合成一组新轨道。混合起来,重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化,所形成的新轨道就称为这种轨道重新组合的过程叫做杂化,所形成的新轨道就称为杂化轨道杂化轨道。三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 主族元素的主族元素的 ns、np轨道轨道强调:杂化前后轨道数目不变。强调:杂化前后轨道数目不变。如:如:1个个s,1个个p形成形成2个完全相同的个完全相同的sp杂化轨道杂化轨道,1个个s,2个个p形成形成3个完全相同的个完全相同的sp2杂化轨道杂化轨道,1个个s,3个个p形成形成4个完全相同的个完全相同的
5、sp3杂化轨道杂化轨道,杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。即杂化轨道数即杂化轨道数=参与杂化的轨道数目参与杂化的轨道数目第7页,本讲稿共31页sp3 杂杂化化原原子子形形成成分分子子时时,同同一一个个原原子子中中能能量量相相近近的的一一个个 ns 轨轨道道与与三三个个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。杂化轨道。sp3杂化轨道特点:杂化轨道特点:四个四个sp3轨轨道在空间均匀分布,轨道间道在空间均匀分布,轨道间夹角夹角109282、杂化轨道类型:、杂化轨道类型:第8页,本讲稿共31页 BF3是平面
6、三角形构型,是平面三角形构型,分子中键角均为分子中键角均为120o;气态;气态BeCl2是直线型分子构型,分子中键角为是直线型分子构型,分子中键角为180o。试用杂化。试用杂化轨道理论加以说明。轨道理论加以说明。第9页,本讲稿共31页BF3分子的空间构型分子的空间构型 BF3分分子子的的中中心心原原子子是是B,其其价价层层电电子子排排布布为为2s22px1。在在形形成成BF3分分子子的的过过程程中中,B原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道,价价层层电电子子排排布布为为2s12px12py1,1个个2s轨轨道道和和2个个2p轨轨道道进进行行sp2杂杂化化
7、,形形成成夹夹角角均均为为1200的的3个个完完全全等等同同的的SP2杂杂化化轨轨道道。其其形形成成过过程程可可表表示为:示为:第10页,本讲稿共31页理论分析理论分析:B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原子含有单电原子含有单电子的子的2p轨道重叠,轨道重叠,形成形成3个个sp2p的的键。故键。故BF3 分子的空间构型是分子的空间构型是平面正三角形。平面正三角形。实验测定实验测定:BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的BF键,键角为键,键角为1200,分子的,分子的空间构型为平面正三角形。空间构型为平面正三角形。第11页,本讲稿共31页sp2杂化轨道特点
8、:杂化轨道特点:3个个sp2杂化轨道在一个平面内均匀杂化轨道在一个平面内均匀分布,轨道间夹角分布,轨道间夹角120空间构型:平面三角形空间构型:平面三角形sp2杂化杂化第12页,本讲稿共31页BeCl2分子的形成和空间构型分子的形成和空间构型 Be原原子子的的价价层层电电子子排排布布为为2s2。在在形形成成BeCl2 分分子子的的过过程程中中,Be原原子子的的1个个2s电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道,价价层层电电子子排排布布变变为为为为2s1 2px1。这这2个个含含有有单单电电子子的的2s轨轨道道和和2px轨轨道道进进行行sp杂杂化化,组组成成夹夹角为角为1800 的的2个能量相同
9、的个能量相同的sp杂化轨道,其形成过程可表示为:杂化轨道,其形成过程可表示为:第13页,本讲稿共31页理论分析:理论分析:Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单电原子中含有单电子的子的3p轨道重叠,形成轨道重叠,形成2个个spp的的键,所以键,所以BeCl2分子的空间构型为分子的空间构型为直线形。直线形。实验测定:实验测定:BeCl2分子中有分子中有2个完全等同的个完全等同的BeCl键,键,键角为键角为1800,分子的空间构型为直线形。,分子的空间构型为直线形。第14页,本讲稿共31页sp杂化杂化 sp杂化轨道特点:杂化轨道特点:2个个sp杂化轨道在
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