分子的空间构型-杂化轨道理论

专题四分子空间结构与物质性质单元分子构型与物质的性质分子的空间构型2021/5/91C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为109°28′）？2s2px2py2pz问题：2s2px2py2pz

C2021/5/92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2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3杂化态CHHHH109°28’激发在同一个原子中能量相近的不同类型的几个原子轨道（S、P…）可以相互叠加而组成同等数目的能量完全相等的杂化原子轨道—杂化轨道理论2021/5/93S轨道和p轨道杂化轨道类型sp2

杂化sp

杂化sp3

杂化杂化轨道夹角杂化轨道空间取向180º

120º

109.5º

直线正四面体

平面三角形杂化轨道数目2342021/5/942s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成过程BFFF激发120°思考2021/5/95BeCl2分子形成过程激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态键合直线形化合态Cl

BeCl180思考2021/5/96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？2021/5/97已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤电子对★杂化轨道数0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面体形1+3=4SP3三角锥形2+2=4SP3V形代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4NH3H2O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2021/5/98请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况?思考用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？2021/5/99巩固练习题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4B2021/5/910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，以AXm为例(A—中心原子,X—配位原子)：原则：①A的价电子数=主族序数；②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电子,规定氧与硫不提供价电子；③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。n=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数×m

±离子电荷数()]负正2021/5/911确定电子对的空间构型：n=2直线形n=3平面三角形n=4正四面体2021/5/912确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。①孤对电子=0:分子的空间构型=电子对的空间构型n=(2+2)=2直线形n=(3+3)=3平面三角形n=(4+4)=4四面体例如：2021/5/913②孤对电子≠0：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。34112SnCl2平面三角形V形NH3四面体三角锥H2O四面体V形n孤对电子电子对的空间构型分子的空间构型例2021/5/914（3）判断共价分子结构的实例

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构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型。

AlCl3H2SSO32-NH4

+NO2

解：总数对数电子对构型

6888534443三角形正四面体正四面体正四面体三角形分子构型

三角形V字构型三角锥正四面体V字形2021/5/915代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型中心原子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4中心原子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形平面三角形正四面体V形三角锥形小结:2021/5/916

具有相同的通式——ABm，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,这个原理称为“等电子体原理”。这里的“结构特征”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，除非键角为180或90等特定的角度。（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为180。等电子体原理2021/5/917

（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通式—AX3,总价电子数24，有相同的结构—平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架。

（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型、折线型)。2021/5/918

（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；

（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式，没有p-pp键或p-p大键，它们的路易斯结构式里的重键是d-p大键。2021/5/9191、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4B课堂练习2021/5/9202、对SO2与CO2说法正确