第2节杂化理论和分子空间构型

1、109.5青开一中青开一中 朱晓辉朱晓辉CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70碳原子碳原子:甲烷的甲烷的4个个C H单键都应该是单键都应该是键，然而，键，然而，碳原子的碳原子的4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3个相互垂直的个相互垂直的2p轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4个氢个氢原子的原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？构型的甲烷分子。？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一、杂化轨道理论一、杂化轨道理论1、SP3杂化杂

2、化146 为了四为了四个杂化个杂化轨道在空间尽可能轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，远离，使轨道间的排斥最小，4 4个杂个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。的四个顶点。109.5sp2杂化轨道示意图杂化轨道示意图BF3分子的结构示意图分子的结构示意图进行进行sp杂化时，两个杂化轨道之间的夹角为杂化时，两个杂化轨道之间的夹角为180。因此由因此由sp杂化轨道构成的分子具有杂化轨道构成的分子具有直线形的构型直线形的构型。sp杂化轨道示意图杂化轨道示意图BeCl2分子结构示意图分子结构示意图【小结一小结一】SP型的三种杂化型的三种杂化spsp2 2

3、杂杂化化轨轨道道 spsp杂杂化化轨轨道道 两个碳原子的两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp 键，另两个键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个轨道重叠形成两个sp-s 键，两个键，两个py轨轨道和两个道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P 键，键，形成乙炔分子。形成乙炔分子。 大 键 （离域键） C6H6思考：思考：1、运用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔、苯、运用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔、苯、石墨和金刚石中石墨和金刚石中C原子的杂化方式。原子的杂化

4、方式。石墨的结构图石墨的结构图金刚石的结构图金刚石的结构图小结二：含碳物质（有机物、石墨、金刚石等）小结二：含碳物质（有机物、石墨、金刚石等）中碳原子的杂化方式中碳原子的杂化方式3NHNHHH杂化3sp2ps2NH3 的空间构型的空间构型4、几种常见分子中心原子杂化类型（、几种常见分子中心原子杂化类型（NH3、H2O）10718104 45109 280 0 0 1 2【小结三小结三】中心原子杂化类型的判断方法中心原子杂化类型的判断方法 1.看中心原子有没有形成双键或三键，如果有看中心原子有没有形成双键或三键，如果有 1个三键，则其中有个三键，则其中有2个个键，用去了键，用去了2个个p轨道，形

5、轨道，形成的是成的是sp杂化；如果有杂化；如果有1个双键则其中有个双键则其中有1个个键，键，形成的是形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。杂化。注意：杂化轨道只用于形成注意：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成电子，不会用于形成键。反之键。反之键的形成不需杂键的形成不需杂化轨道化轨道 2、根据价层电子对互斥模型判断、根据价层电子对互斥模型判断 共价分子的几何外形取决于分子共价分子的几何外形取决于分子价价层电子对数目和类型层电子对数目和类型。分子的价电子对。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于（包括

6、成键电子对和孤电子对）由于相相互排斥互排斥作用作用, ,而趋向尽可能而趋向尽可能远离远离以以减小斥减小斥力力而采取而采取对称对称的空间构型。的空间构型。1 1、价层电子对互斥理论（、价层电子对互斥理论（VSEPRVSEPR法）法）二、确定分子空间构型的简易方法：二、确定分子空间构型的简易方法：2、利用价层电子对互斥理论预测、利用价层电子对互斥理论预测ABn型分子或离子的空间构型分子或离子的空间构型的步骤如下：型的步骤如下：（1）.确定确定ABm中心原子（中心原子（A）的价层电子对数）的价层电子对数n2m电子数每个配位原子提供的价中心原子的价电子数n其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子

7、数，例如：其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：，稀有气体：8配位原子提供电子数的计算方法：配位原子提供电子数的计算方法：H、卤素只提供、卤素只提供1个共用电子；个共用电子； 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；当氧族原子作为中心原子时当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供则可以认为提供6电子电子 在在ABm分子中分子中A与与B之间存在共价双键和共价三键当作一对共之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。如用电子对来分析。如CO2为直线型。为直

8、线型。离子的空间构型也符合此理论离子的空间构型也符合此理论离子的价电子对数计算：要注意加减离子所带电荷数离子的价电子对数计算：要注意加减离子所带电荷数 例如：例如：SO42- 价电子对数价电子对数=(6+0+2)/2=4中心原子的价层电子对的排布和中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型型共价分子的构型23平面平面三角三角形形2 0 AB2直线形直线形BeCl23 0 AB32 1 AB2价层电子对数平面三角形平面三角形 BF3角形角形PbCl2方式 4四面四面体体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体正四面体 CH4三角锥形三角锥形 NH3角形角形H2O【练习练习】

9、应用应用VSEPR理论判断下表中分子或离子理论判断下表中分子或离子ABm的的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。【练习练习】应用应用VSEPR理论判断下表中分子或离子理论判断下表中分子或离子ABm的的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。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

10、 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D三.等电子原理等电子原理 具有相同价电子数和相同原子数的分子具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的空间结构。或离子具有相同的空间结构。 符合等电子原理的分子或离子互为等电符合等电子原理的分子或离子互为等电子体。子体。等电子原理的某些应用：等电子原理的某些应用：（1）判断一些简单分子或离子的立体构型：等电子体）判断一些简单分子或离子的立体构型：等电子体一般有相同的立体构型。一般有相同的立体构型。（2）制造新材料方面的应用。）制造新材料方面的应用。等电子体有相似的性质。等电子体有相似的性质。 练习练习1、根据等电子原理，判断、根据等电子原理，判断下列各组下列各组分子属于等电子体的是（分子属于等电子体的是（ ） A、H2O、H2S B、HF、