杂化理论和分子空间构型

（优选）杂化理论和分子空间构型当前第1页\共有35页\编于星期二\8点CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH当前第2页\共有35页\编于星期二\8点C60C20C40C70当前第3页\共有35页\编于星期二\8点当前第4页\共有35页\编于星期二\8点碳原子:甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？？？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论当前第5页\共有35页\编于星期二\8点

由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。一、杂化轨道理论1、SP3杂化146当前第6页\共有35页\编于星期二\8点

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。当前第7页\共有35页\编于星期二\8点

四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3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S-SP3σ键，形成一个正四面体构型的分子。

109.5°当前第8页\共有35页\编于星期二\8点2.sp2杂化激发Sp2杂化重叠形成3个(sp2-p)σ键BF3分子形成过程一个s轨道和二个p轨道杂化,产生三个等同的sp2杂化轨道,sp2杂化轨道间夹角120º，呈平面三角形。当前第9页\共有35页\编于星期二\8点sp2杂化轨道示意图BF3分子的结构示意图当前第10页\共有35页\编于星期二\8点3.sp杂化重叠激发sp杂化BeCl2分子形成过程形成2个(sp-s)σ键进行sp杂化时，两个杂化轨道之间的夹角为180°。因此由sp杂化轨道构成的分子具有直线形的构型。当前第11页\共有35页\编于星期二\8点sp杂化轨道示意图BeCl2分子结构示意图当前第12页\共有35页\编于星期二\8点【小结一】SP型的三种杂化当前第13页\共有35页\编于星期二\8点小结1：sp型的三种杂化当前第14页\共有35页\编于星期二\8点乙烯分子中键的形成当前第15页\共有35页\编于星期二\8点sp2杂化轨道

当前第16页\共有35页\编于星期二\8点sp杂化轨道

两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp-s键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P键，形成乙炔分子。当前第17页\共有35页\编于星期二\8点大π键（离域键）C6H6当前第18页\共有35页\编于星期二\8点思考：1、运用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔、苯、石墨和金刚石中C原子的杂化方式。石墨的结构图金刚石的结构图当前第19页\共有35页\编于星期二\8点小结二：含碳物质（有机物、石墨、金刚石等）中碳原子的杂化方式当前第20页\共有35页\编于星期二\8点NH3的空间构型4、几种常见分子中心原子杂化类型（NH3、H2O）当前第21页\共有35页\编于星期二\8点当前第22页\共有35页\编于星期二\8点杂化类型spsp2sp3杂化轨道空间取向直线形三角形四面体杂化轨道中孤对电子数分子空间构型直线形三角形正四面体三角锥形折线形实例 BeCl2BF3CCl4NH3H2O键角180°120°0 0 0 1 2几种常见的杂化轨道类型当前第23页\共有35页\编于星期二\8点【小结三】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1个三键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。注意：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成π键。反之π键的形成不需杂化轨道2、根据价层电子对互斥模型判断当前第24页\共有35页\编于星期二\8点

共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。1、价层电子对互斥理论（VSEPR法）二、确定分子空间构型的简易方法：当前第25页\共有35页\编于星期二\8点2、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的步骤如下：（1）.确定ABm中心原子（A）的价层电子对数nⅰ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：8ⅱ配位原子提供电子数的计算方法：①H、卤素只提供1个共用电子；②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；③当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子④在ABm分子中A与B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CO2为直线型。。ⅲ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例如：SO42-

价电子对数=(6+0+2)/2=4当前第26页\共有35页\编于星期二\8点中心原子的价层电子对的排布和ABn型共价分子的构型几何构型成键电子对数孤对电子对数分子类型中心原子的价层电子对的排布方式分子空间构型 实例直线形

23平面三角形20 AB2直线形 BeCl230 AB321 AB2价层电子对数平面三角形BF3角形PbCl2当前第27页\共有35页\编于星期二\8点方式4四面体4 0AB43 1AB32 2AB2正四面体CH4三角锥形NH3角形H2O当前第28页\共有35页\编于星期二\8点【练习】应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。当前第29页\共有35页\编于星期二\8点【练习】应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。当前第30页\共有35页\编于星期二\8点1、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课堂练习当前第31页\共有35页\编于星期二\8点2、对SO2与CO2说法正确的是()A.都是直线形结构B.中心原子都采取sp杂化轨道C.S原子和C原子上都没有孤对电子D.SO2为V形结构，CO2为直线形结构D课堂练习当前第32页\共有35页\编于星期二\8点谢谢！当前第33页\共有35页\编于星期二\8点三.等电子原理

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。

符合等电子原理的分子或离子互为等电子体。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：等电子体一般有相同的立体构型。（2）制造新材料方面的应用。等电子体有相似的性质