第二节杂化轨道-上课课件

1、第二节第二节分子的立体构型分子的立体构型C的价电子中只有两个未成对电子，为什么的价电子中只有两个未成对电子，为什么CH4分子中分子中C形成四个共价键？形成四个共价键？3个相互垂个相互垂直的直的2p和一个球形的和一个球形的2s与氢原子与氢原子4个个1s原子原子轨道重叠不可能得到正四面体构型的甲烷轨道重叠不可能得到正四面体构型的甲烷 2P三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 解释分子的立体结构解释分子的立体结构Pauling（鲍林）在价键理论基础上提出了（鲍林）在价键理论基础上提出了“杂化杂化”假设，补充了价键理论的不足。假设，补充了价键理论的不足。C原子基态原子电子排布图原子基态原子电子排布图例例C

2、H42S2P三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 解释分子的立体结构解释分子的立体结构（一）杂化理论要点：（一）杂化理论要点： 1.1.在形成分子时，每一原子中在形成分子时，每一原子中的的“轨道轨道”会发生重组，形成新的原子轨道，这个会发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称过程称“杂化杂化”，新的原子轨道称，新的原子轨道称“杂化轨道杂化轨道”。 2.2.杂化前后杂化前后原子原子“轨道轨道”总数总数不变，但能量趋不变，但能量趋于平均化，于平均化，“杂化轨道杂化轨道”对称性更高对称性更高, ,利于成键。利于成键。 3.3.原子可用原子可用“杂化轨道杂化轨道”与其它原子的轨道与其它原子的轨道重叠形成共价

3、键。重叠形成共价键。Pauling（鲍林）在价键理论基础上提出了（鲍林）在价键理论基础上提出了“杂化杂化”假设，补充了价键理论的不足。假设，补充了价键理论的不足。1 1、spsp3 3杂化：杂化：例例CH4sp3杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 10928基态基态原子原子激发态激发态原子原子1个个S轨轨道和道和3个个P轨道轨道4 4个相同的个相同的SPSP3 3杂化轨道杂化轨道混杂混杂实例分析实例分析2： 试分析试分析BeCl2分子的形成和空间构型。分子的形成和空间构型。2 2个含有单电子的个含有单电子的2s2s轨道和轨道和2p2px x轨道进行轨道进行s

4、psp杂化，杂化，组成夹角为组成夹角为1801800 0 的的2 2个能量相同的个能量相同的spsp杂化轨道，杂化轨道，所以所以BeCl2分子的空间构型为直线型。分子的空间构型为直线型。sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180实例分析实例分析2： 试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。1个个2s轨道和轨道和2个个2p轨道进行轨道进行sp2杂化，形成夹角均杂化，形成夹角均为为1200的的3个完全等同的个完全等同的SP2杂化轨道。杂化轨道。所以所以BF3分子的空间构型为平面正三角型。分子的空间构型为平面正三角型。sp2杂化轨道的形成过程 x y

5、 z x y z z x y z x y z 120杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1 1个个 s + 1s + 1个个p p1 1个个s + 2s + 2个个p p1 1个个s + 3s + 3个个p p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角1801800 01201200 01091090 0 2828 空空 间间 构构 型型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2 , C2H

6、2BF3 , C2H4CH4 , CCl4三种杂化轨道的比较三种杂化轨道的比较 （三）（三）杂化轨道的应用范围杂化轨道的应用范围: : 杂化轨道只用于杂化轨道只用于形成形成键键或者用来容纳或者用来容纳未参加成键的未参加成键的孤电子对孤电子对。杂化轨道个数杂化轨道个数 = 价层电子对数价层电子对数（未参与杂化的（未参与杂化的p轨道可形成轨道可形成 键）键） 杂化类型的判断方法：先确定分子或离杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的中心原子价层电子对数，再由杂化轨子的中心原子价层电子对数，再由杂化轨道数判断杂化轨道类型。道数判断杂化轨道类型。互斥模型（互斥模型（VSEPR）与杂化轨道类型）与杂化轨道

7、类型价层电子对数价层电子对数 杂化类型杂化类型 VSEPR模型模型 2 sp杂化杂化 直线形直线形 3 sp2杂化杂化 平面三角形平面三角形 4 sp3杂化杂化 四面体形四面体形 了解了解 5 sp3d(或或dsp3)杂化杂化 三角双锥形三角双锥形 6 sp3d2(或或d2sp3)杂化杂化 正八面体正八面体利用中心原子利用中心原子杂化轨道类型杂化轨道类型可判断分子的可判断分子的立体构立体构型型一般方法：一般方法：1、看中心原子有没有形成双键或叁键，、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有如果有1个叁键，则其中有个叁键，则其中有2个个键，用键，用去了去了2个个P轨道，形成的是轨道，形成的是SP杂

8、化；如杂化；如果有果有1个双键则其中有个双键则其中有1个个键，形成的键，形成的是是SP2杂化；如果全部是单键，则形成杂化；如果全部是单键，则形成的是的是SP3杂化。杂化。2、没有填充电子的空轨道、没有填充电子的空轨道一般一般不参与不参与杂化，杂化，1对孤电子对占据对孤电子对占据1个杂化轨道。个杂化轨道。 例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是的类型相同的是 ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B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

9、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课堂练习课堂练习 1.下列物质中，分子的立体结构与水分子下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是相似的是 （ ） A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4 2.下列分子的立体结构，其中属于直线型下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是分子的是 （ ） A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4BBC无色无色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色无色结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四

10、结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为水合铜离子，可表示为Cu(H2O) 42+。在。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类类“电子对给予电子对给予接受键接受键”被称为配位键。被称为配位键。Cu OH2H2OH2OH2O2+1、配位键配位键：共用电子对由一个原子单方面提供给另：共用电子对由一个原子单方面提供给另一个原子共用所形成

11、的共价键叫配位键。是一种特殊一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊的共价键。的共价键。2 2、配位化合物配位化合物：中心离子（或原子）：中心离子（或原子） 与配位体与配位体( (某些某些分子或离子分子或离子) ) 以配位键的形式结合而成的化合物。以配位键的形式结合而成的化合物。Cu OH2H2OH2OH2O2+可用可用AB表示表示A表示提供孤对电子的原子，叫电表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体，常为子给予体或配体，常为N、O、P、S、卤素的原子或离子、卤素的原子或离子B表示接受电子的原子，叫接受体，表示接受电子的原子，叫接受体，一般为过渡金属一般为过渡金属形成配位键的条件：一个

12、原子提形成配位键的条件：一个原子提供孤对电子，另一原子提供空轨道供孤对电子，另一原子提供空轨道2+CuNH3H3NNH3NH3Cu 2+ +2NH3 .H2O Cu（OH）2 +2 NH4 + Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O Cu(NH3) 42+ +2OH+4H2O硫氰酸根硫氰酸根血红色血红色例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( )AN

13、H3、H2O BNH4 + 、H3O+ CN2、HClO D Cu(NH3) 42+ 、PCI3B 由于该离子的颜色极似由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特血液，常被用于电影特技和魔术表演。技和魔术表演。配合物理论简介配合物理论简介 一、配合物的组成一、配合物的组成配离子配离子：Cu(NH3)42+ Ag(CN)2- 配盐配盐：Cu(NH3)4SO4 Cu(H2O)4SO4.H2O 配酸配酸：H2PtCl6 配碱配碱：Cu(NH3)4(OH)2配合分子配合分子：Ni(CO)4 Co(NH3)3Cl3 1. 1. 中心离子或中心离子或原子原子( (也称形成体也称形成体) ) 有空轨道有空轨道

14、 n 主要是一些主要是一些过渡金属过渡金属，如铁、钴、镍、铜、，如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金银、金、铂等金 属元素的离子；属元素的离子；n 或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，如等，如NaBF4 中的中的B()、K2SiF6中的中的Si()和和NH4PF6中的中的P()；n 或是不带电荷的中性原子，如或是不带电荷的中性原子，如Ni(CO)4, Fe(CO)5中的中的Ni, Fe都是中性原子，都是中性原子，n 碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。中心离子：也有中性中心离子：也有中性如：如：Ni(CO)

15、4、Fe(CO)5多核配合物：多核配合物：(H3N)5Cr-O-Cr(NH3)5X4 (卤化卤化氧氨合二铬（氧氨合二铬（III） Cu(NH3)4SO4中，中，NH3是配位体，是配位体，N为配位原子。为配位原子。2. 配位体和配位原子配位体和配位原子 有孤对电子有孤对电子a. 单齿配位体单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体含氮配位体 NH3 , NCS - ;含硫配位体含硫配位体 SCN- ;含卤素配位体含卤素配位体 F- , Cl- , Br- , I- ; 含碳配位体含碳配位体 CN- , CO 含氧配位体含氧配位体 H2O, OH- ，羧酸，醇

16、，醚等，羧酸，醇，醚等b. 多齿配位体多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子有两个或两个以上的配位原子) 乙二胺乙二胺 NH2一一CH2一一CH2一一NH2 简写为简写为en， 乙二胺四乙酸根（乙二胺四乙酸根（EDTA）等。）等。单齿配体：单齿配体：NH3、Cl双齿配体：双齿配体：en四齿配体：氨基三乙酸四齿配体：氨基三乙酸n人们形象地把含多齿配体的配合物称为人们形象地把含多齿配体的配合物称为螯合物螯合物 3 3配位数配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。例：例：AlF63- 配位数配位数6 、 Cu(NH3)4SO4 配位数配位数4 、 C

17、o(NH3)2(en)2(NO3)3 配位数配位数6 *中心离子的中心离子的电荷高电荷高，对配位体的吸引力较强，有，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高的配合物。利于形成配位数较高的配合物。 常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系： 中心离子的电荷：中心离子的电荷：+1 +2 +3 +4 常见的配位数：常见的配位数： 2 4(或或6) 6(或或4) 6(或或8)*中心离子中心离子半径半径越大，其周围可容纳配体就越多，越大，其周围可容纳配体就越多，配位数越大。配位数越大。AlF63- AlCl4- BF4- AgI2- AgI42- 从这些配

18、离子你看出配位数有什么规律？从这些配离子你看出配位数有什么规律？ 4. 4. 配离子的电荷配离子的电荷配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。荷的代数和。 如如 K2PtCl4 5 5、 配位化合物的命名配位化合物的命名配位数配位数配位体名称配位体名称合合中心离子中心离子(用罗马数用罗马数字表示氧化数字表示氧化数)，用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名称之间用圆点称之间用圆点“”分开。分开。 阴离子次序为：简单阴离子次序为：简单离子离子复杂离子复杂离子有机酸根离子。有机酸根离子。 中性分子次序为

19、：中性分子次序为：NH3H2O有机分子。有机分子。 配位阴离子配合物-配位阴离子配位阴离子“酸酸”外界外界 配位阳离子配合物 “某化某某化某”或或“某酸某某酸某” 中性配合物K2SiF6 六氟合硅六氟合硅()酸酸钾钾KPtCl5(NH3) 五氯五氯一氨合铂一氨合铂()酸酸钾钾Co(NH3)6Br3 三溴三溴化化六氨合钴六氨合钴()Co(NH3)2(en)2(NO3)3 硝硝酸酸二氨二氨二（乙二胺）二（乙二胺）合钴（合钴（）PtCl2(NH3)2 二氯二氯二氨合铂二氨合铂()Ni(CO)4 四羰基合镍四羰基合镍(0) 6、配合物的盐与复盐的比较n 复盐复盐, 能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾 KAl(SO4)212H2O、光卤石、光卤石 KCl MgCl2 6H2O等，仅在等，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子：离子： KAl(SO4)212H2O (溶于水溶于水) K+ +Al3+ 2SO42- +12 H2O KCl MgCl2 6H2O (溶于水溶于水) K+ +Mg2+ + 3Cl- + 6H2On 配