杂化理论与配合物理论

杂化理论与配合物理论第1页，课件共42页，创作于2023年2月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，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。第2页，课件共42页，创作于2023年2月第3页，课件共42页，创作于2023年2月由于4个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°28′。如图所示：第4页，课件共42页，创作于2023年2月说明：①不是所有的轨道都可以杂化，只有能量相近的轨道（ns、np)才可以杂化。②碳的sp3杂化轨道可与H、O、N等元素形成C—H、C—O、C—N等σ键。第5页，课件共42页，创作于2023年2月第6页，课件共42页，创作于2023年2月第7页，课件共42页，创作于2023年2月说明：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sp2—pσ键完全相同，故BF3的立体结构应为平面正三角形结构。第8页，课件共42页，创作于2023年2月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。第9页，课件共42页，创作于2023年2月(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σ键或用来容纳未参与成键的孤对电子，不能用来形成π键。第10页，课件共42页，创作于2023年2月VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型5.VSEPR模型中心原子价电子对数VSEPR模型名称中心原子的杂化轨道类型spsp2sp3sp2sp3sp3典型例子CO2SO2H2OSO3NH3CH4直线形平面三角形四面体平面三角形四面体正四面体234344第11页，课件共42页，创作于2023年2月

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对电子数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤对电子数为1，与其相连的原子数为3，所以根据价层电子互斥理论分子构型为三角锥形，进而可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，类似NH3。答案

D【例2】►第12页，课件共42页，创作于2023年2月

下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （）。A.CO2与SO2 B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3 D.C2H4与C2H2解析题中A选项CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，故二者不相同，A项不正确；B选项中CH4为sp3杂化，NH3为sp3杂化，二者相同，故B项正确；C选项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，不合题意；D选项中C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，二者不相同，故D项不正确。答案

B【体验2】►第13页，课件共42页，创作于2023年2月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：第14页，课件共42页，创作于2023年2月固体①CuSO4(白色)

②CuCl2·2H2O(绿色)

③CuBr2(深褐色)

④NaCl(白色)

⑤K2SO4(白色)

⑥KBr(白色)现象①②③的水溶液呈天蓝色，④⑤⑥的水溶液为无色结论Cu2＋呈天蓝色，而SO42－、Cl－、Br－、Na＋、K＋都没有颜色第15页，课件共42页，创作于2023年2月科学实验证明：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)4]2＋，称为四水合铜离子，其结构如图所示。第16页，课件共42页，创作于2023年2月在四水合铜离子中，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。第17页，课件共42页，创作于2023年2月(2)形成条件①一个成键原子中含有孤对电子。②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A→B来表示，其中A是提供孤对电子的粒子，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。第18页，课件共42页，创作于2023年2月第19页，课件共42页，创作于2023年2月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①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。第20页，课件共42页，创作于2023年2月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(或原子)的配位数，一般中心离子(或原子)的配位数是2、4、6、8。第21页，课件共42页，创作于2023年2月②结构组成a．在配合物[Co(NH3)6]Cl3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。第22页，课件共42页，创作于2023年2月b．配合物[Co(NH3)6]Cl3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)6]3＋，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：①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。②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主族金属配合物多。第23页，课件共42页，创作于2023年2月③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AgCl→[Ag(NH3)2]＋。第24页，课件共42页，创作于2023年2月第25页，课件共42页，创作于2023年2月(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。第26页，课件共42页，创作于2023年2月●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第27页，课件共42页，创作于2023年2月[解析]配位键是一方提供孤电子对，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。第28页，课件共42页，创作于2023年2月【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第29页，课件共42页，创作于2023年2月[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KSCN反应生成了配合物离子[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子[Cu(NH3)4]2＋。[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。第30页，课件共42页，创作于2023年2月【例6】某物质的实验式为PtCl4·2NH3，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)2]。[答案]

[PtCl4(NH3)2]第31页，课件共42页，创作于2023年2月[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。第32页，课件共42页，创作于2023年2月下列分子或离子中都存在着配位键的是(

)A．NH3、H2O B．NH4＋、H3O＋C．N2、HClO D．[Cu(NH3)4]2＋、PCl3[答案]

B第33页，课件共42页，创作于2023年2月下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是(

)A．K＋

Na＋

Cl－

NO3－B．Mg2＋

Ca2＋

SO42－

OH－C．Fe2＋

Fe3＋

H＋

NO3－D．Ba2＋

Fe3＋

Cl－

SCN－第34页，课件共42页，创作于2023年2月[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)n]3－n。[答案]

D第35页，课件共42页，创作于2023年2月向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是(

)A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)2]2＋C．[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为正四面体形D．在[Cu(NH3)2]2＋配离子中，Cu2＋给出孤对电子，NH3提供空轨道[答案]

C第36页，课件共42页，创作于2023年2月Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知两种配合物的分子式分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br，若在第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是________；若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是________，若加入AgNO3溶液时，现象是________。[解析]由配合物的化学式知，[Co(NH3)5Br]SO4中Br－不是游离的溴离子，而SO42－是游离的离子，[Co(SO4