--杂化轨道理论简介与配合物理论简介张

1、1结合价层电子对互斥模型理论，利用杂化轨道理论从微观角度解释一些分子的空间构型。2利用杂化轨道理论，判断简单分子中轨道杂化的类型。3了解配合物、配位键、配体等概念。4能说明一些简单配合物的成键条件和表示方法。一、杂化轨道1碳原子的电子排布式为_，当2s的一个电子被激发到2p空轨道后，电子排布式为_。2在外界条件影响下，原子内部能量_的原子轨道_的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做_，简称_。3参与杂化的原子轨道数等于_。4原子轨道的杂化改变了原子轨道的_。原子轨道的杂化使原子的成键能力增加。5杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向_。

2、在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫_。键角与分子的形状(空间构型)有密切联系。三、杂化轨道与共价键的类型杂化轨道只能用于形成_键或者_，不能形成_键；未参与杂化的p轨道可用于形成_键。四、配位键1Cu2的电子排布式为_。2Cu(H2O)42读_，呈_色。在此离子中铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给铜离子，铜离子接受水分子提供的孤电子对形成的，这类“_”被称为配位键。3配位键的形成条件是(1)一方_，(2)一方_。五、配位化合物1配位化合物：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以_结合形成的化合物称为配位化合物。2Cu(H2O)42中Cu2称为_，H2O称为_

3、，4称为_。六、与配位键有关的几个重要反应1完成下列反应(1)Cu22NH3H2O=_。(2)Cu(OH)24NH3H2O=_。2向氯化铁溶液中加入一滴硫氰化钾溶液，现象为_。离子方程式为_。3氨气与盐酸反应的离子方程式为_，铵根离子中的化学键类型是_，空间构型是_。氮原子的杂化方式是_。4AgCl2NH3H2O=_。5AgNO3NH3H2O=_AgOH2NH3H2O=_。答案：一、1.1s22s22p21s22s12p32相近重新组合形成新的原子轨道杂化原子轨道杂化轨道3形成的杂化轨道数4形状、方向5不同键角二、1.直线1个s1个p1802平面三角1个s2个p1203四面体1个s3个p109

4、28三、用来容纳未参与成键的孤电子对四、1.1s22s22p63s23p63d92四水合铜离子天蓝电子对给予接受键3(1)提供孤电子对(2)有空轨道五、1.配位键2中心离子配体配位数六、1.(1)Cu(OH)22NH4(2)Cu(NH3)422OH4H2O2溶液呈血红色Fe3SCN=Fe(SCN)23NH3H=NH4三个键一个配位键正四面体形sp34Ag(NH3)2Cl2H2O5AgOHNH4NO3Ag(NH3)2OH2H2O1碳原子的价电子构型为2s22p2是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，用它们和4个氢原子的1s原子轨道重叠，可得到正四面体构型的甲烷分子。请用杂化轨道理论解释？提示：解

5、释要点如下：形成甲烷分子时，中心原子的2s和2px,2py,2pz等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，这些新杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道，而是四条完全相同的sp3杂化轨道，夹角为10928。2配位键与共价键有何异同？提示：配位键的性质和共价键相同，只是成键方式不同；配位键是一种特殊的共价键。3已知配合物的品种超过数百万，是一个庞大的化合物家族。它们的共同特点是什么？提示：是由提供孤对电子的给予体与接受孤对电子的中心原子以配位键结合而形成的化合物。1.杂化与杂化轨道(1)轨道的杂化：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂重新组合成一系列新的轨道的过程

6、，叫做轨道的杂化。(2)杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道，叫杂化轨道。由于4个CH键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是10928。如图所示：说明：不是所有的轨道都可以杂化，只有能量相近的轨道才可以杂化。碳的sp3杂化轨道可与H、O、N等元素形成CH、CO、CN等键。说明：因为sp2杂化轨道在同一平面上，且夹角为120，所以BF3等以sp2杂化的分子具有平面三角形结构，且BF3中3个sp2p 键完全相同，故BF3的立体结构应为平面正三角形结构。4轨道杂化特点(1)原子在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发

7、生，孤立的原子不能发生杂化。(3)有几个原子轨道参与杂化，就能形成几个杂化轨道，即杂化前后轨道数目不变。(4)杂化后，轨道的伸展方向和形状都发生改变，但轨道在某一方向上的分布比单纯的s或p轨道在某一方向上的分布更集中，使它与其他原子的原子轨道重叠时的程度更大，形成的共价键更牢固。(5)杂化轨道成键时要满足各化学键间的排斥最小，使轨道在空间取得最大夹角分布。(6)杂化轨道只能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤对电子，不能用来形成键。案例精析【例1】关于原子轨道的说法正确的是()A凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体BCH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和

8、C原子的2p轨道混合起来而形成的Csp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道D凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键解析中心原子采取sp3杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间结构不是正四面体。CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s与三个2p杂化而成的。AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。答案C点评要理解sp、sp2、sp3杂化的含义。sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的，sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的，sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个

9、p轨道杂化而成的。杂化轨道不但形成共价键，还可以容纳孤电子对。分子的空间构型不考虑孤电子对占据的空间。【例2】根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为()A直线形sp杂化B三角形sp2杂化C三角锥形sp2杂化D三角锥形sp3杂化解析判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形，类似于NH3。答案D点评轨道杂化时，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。对于判断分子的杂化方式及空间

10、构型，一般要求我们熟记教材上常见的分子就可以了。【例3】试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的几何构型。(1)CO2(直线形)(2)SiF4(正四面体)(3)H2O(V形)(4)NO2(V形)解析(1)CO2中C采取sp杂化，两个sp杂化轨道分别与两个O的2p原子轨道形成键。C上另两个未杂化的p轨道分别与两个O上的p轨道形成键，分子构型为直线形。(2)SiF4中Si以sp3杂化，四个sp3杂化轨道分别与四个F原子的2p原子轨道形成键，分子构型为正四面体形。(3)H2O中O采取sp3杂化，四个sp3杂化轨道其中有两个被O原子的两对孤电子对占据、其余的两个sp3杂化轨道分别与两个H原子的s原子轨道形

11、成键，分子构型为V形。(4)NO2中N采取sp2杂化，其中两个杂化轨道分别与两个O的2p原子轨道形成键，另一个杂化轨道被一对孤电子对占据，未杂化的p轨道与两个O上的另一个p轨道形成34键，形成V形分子结构。答案(1)CO2：因C以sp杂化，两个sp杂化轨道分别与两个O的2p原子轨道形成键。C上另两个未杂化的p轨道分别与两个O上的p轨道形成键，所以分子构型为直线形。(2)SiF4：因Si以sp3杂化，四个sp3杂化轨道分别与四个F原子的2p原子轨道形成键，所以分子构型为正四面体形。(3)H2O：O采取sp3杂化，四个sp3杂化轨道其中有两个被O原子的两对孤电子对占据，其余的两个sp3杂化轨道分别

12、与两个H原子的s原子轨道形成键，分子构型为V形。(4)NO2：N采取sp2杂化，其中两个杂化轨道分别与两个O的2p原子轨道形成键，另一个杂化轨道被一对孤电子对占据，未杂化的p轨道与两个O上的另一个p轨道形成34键，因此形成V形分子结构。点评要掌握三种不同杂化方式的轨道形状，sp杂化轨道直线形，sp2杂化轨道平面三角形，sp3杂化轨道正四面体形。结合分子的空间结构，并注意如果中心原子还有孤电子对，要占据杂化轨道，使杂化轨道的形状与分子的空间结构不相符。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是()Asp杂化轨道的夹角最大Bsp2杂化轨道的夹角最大Csp3杂化轨道的夹角最大D

13、sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等答案A下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ACO2与SO2BCH4与NH3CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4解析A项中CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错；B项中均为sp3杂化，B项正确；C项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错；D项中C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错。答案B氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为()A两种分子的中心原子杂化轨道的类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化BNH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道CNH3分子

14、中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子对的排斥作用较强D氨气分子是极性分子，而甲烷是非极性分子解析NH3、CH4都采取sp3杂化，但NH3中有孤对电子，CH4中无孤对电子，孤对电子的排斥作用较大，使NH3呈三角键形结构。故正确答案为C。答案C试用杂化轨道理论解释BF3分子的空间构型。答案B原子的价电子构型为2s22p1，当硼与氟反应时，B原子的一个2s电子激发到2p空轨道中，其最外层电子结构变为2s12px12py1，一个2s轨道和两个2p轨道采取sp2杂化，生成三个sp2杂化轨道，呈平面三角形，与F原子的2p轨道形成三个sp2p型的键，所以三氟化硼分子的空间构型为平面三角形。磷与氯气在一定条

15、件下反应，可以生成PCl3、PCl5。(1)写出磷原子的电子排布式：_。(2)PCl3分子中磷原子采用的杂化方式是_，分子的空间构型为_。(3)磷原子在形成PCl5分子时，除最外层s、p轨道参与杂化外，其3d轨道也有1个参加了杂化，称为sp3d杂化。成键电子对数与孤电子对数总和为5的原子常采用sp3d杂化。PCl5分子中5个杂化轨道分别与氯原子配对成键，PCl5的空间构型为三角双锥形(如右图所示)。下列关于PCl5分子的说法正确的有_。 APCl5分子中磷原子没有孤对电子BPCl5分子中没有形成键CPCl5分子中所有的ClPCl键角都相等DSF4分子中S原子也采用sp3d杂化(4)N、P是同一

16、族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是_。答案(1)1s22s22p63s23p5(2)sp3三角锥形(3)ABD(4)N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5实验名称盐溶液的颜色实验目的通过实验证明，铜盐溶液中呈天蓝色的物质是水合铜离子实验步骤将下表中的少量固体溶于足量的水，观察现象并填写下表：固体CuSO4(白色)CuCl22H2O(绿色)CuBr2(深褐色)NaCl(白色)K2SO4(白色)KBr(白色)现象的水溶液呈天蓝色，的水溶液为无色结论Cu2呈天蓝色，而SO42、Cl、Br、Na、K都没有颜色科学实

17、验证明：上述实验中呈天蓝色的离子实际上是水合铜离子，可表示为Cu(H2O)42，称为四水合铜离子，其结构如图所示。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤对电子给铜离子，铜离子提供空轨道接受水分子的孤对电子而形成的。1配位键(1)含义：与四水合铜离子一样，成键的两个原子，一方提供孤对电子，另一方提供空轨道，形成共价键，这类共价键被称为配位键。(2)形成条件一个成键原子中含有孤对电子。另一个成键原子或离子有能接受孤对电子的空轨道。例如，在四水合铜离子中，铜离子有接受孤对电子的空轨道，水分子中的氧原子含有孤对电子。(3)表示方法配位键可以用AB来表示，其中A是提供孤对电子的粒子

18、，叫做给予体(也称配位原子)；B具有空轨道，是接受电子的粒子，叫做接受体。2配位化合物(也称配合物)(1)定义：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。(2)组成有关概念a中心离子：中心离子也称为配合物形成体，一般是金属离子，常见的有Fe2、Fe3、Ag、Cu2、Zn2、Ni2等，特别是过渡元素的离子很容易形成配合物，因其多数含有空轨道。b配位体：配位体是含有孤对电子的分子或离子，如NH3、CO、H2O、Cl、Br、I、SCN、CN等，配位体中含有孤对电子。c配位数：直接同中心离子(或原子)配位的配位原子的数目，为该中心离子(或原

19、子)的配位数，一般中心离子(或原子)的配位数是2、4、6、8。结构组成a在配合物Co(NH3)6Cl3中，Co3为中心离子，六个NH3分子为配位体。中心离子与配位体构成配合物的内界，通常把它们放在括号内，Cl称为配合物的外界。内、外界之间以离子键结合，它在水中全部电离。b配合物Co(NH3)6Cl3中，N原子中的孤对电子进入Co3中的空轨道，形成配位键，从而结合成配离子Co(NH3)63，配离子内部以配位键结合，在一定程度上丧失了Co3和NH3各自独立时的化学性质。注意：配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比

20、主族金属配合物多。配合物形成时，性质会发生改变：a颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；b溶解度的改变，如AgClAg(NH3)2。(3)生命科学中的应用生命体中存在着许多金属配合物，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。其中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。(4)判断离子共存由于配位离子很难电离，所以形成配位键的两离子一般不能大量共存。例如，Fe3与SCN不能大量共存。案例精析【例4】下列各种说法中错误的是()A形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对B配位键是一种特殊的共价键C配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子D共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子解析配位键是一

21、方提供孤电子对，一方提供空轨道形成的一种特殊共价键，配体可以是分子、原子，也可以是阴离子。答案D点评注意配位键与一般共价键的区别：配位键成键电子由单方提供，一般共价键成键电子由双方提供。【例5】下列过程与配合物的形成无关的是()A除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液B向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失解析对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于选项B，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子Ag(NH3)2；对于C项，Fe3与K

22、SCN反应生成了配合物离子Fe(SCN)n3n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子Cu(NH3)42。答案A点评配位键是一种特殊的化学键，共用电子对是一方单独提供的，掌握常见的配位化合物。配合物离子的一个重要性质是难电离，非常稳定，但可以转化。【例6】某物质的实验式为PtCl42NH3，其水溶液不导电，加入硝酸银溶液也不产生沉淀，以强碱处理也没有氨气放出。写出它的配位化学式。解析其水溶液不导电，说明不是离子化合物，在水溶液中不能电离出阴、阳离子。加入硝酸银溶液也不产生沉淀，说明没有氯离子，用强碱处理也没有氨气放出，说明不存在游离的氨分子，所以该物质的配位化学式为PtCl4(NH3)

23、2。答案PtCl4(NH3)2点评掌握配合物的组成结构和配位离子与简单离子的区别，注意配合物中内、外界之间是完全电离的。下列分子或离子中都存在着配位键的是()ANH3、H2O BNH4、H3OCN2、HClO DCu(NH3)42、PCl3答案B下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是()AKNaClNO3BMg2Ca2SO42OHCFe2Fe3HNO3DBa2Fe3ClSCN解析A项中各离子能大量共存；B项中离子因发生复分解反应而不能大量共存；C项中是由于发生氧化还原反应而不能大量共存；D项中Fe3与SCN配合形成离子Fe(SCN)n3n。答案D向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生