平面三角形正四面体

你知道吗？1、O原子与H原子结合形成的分子为什么是H2O，而不是H3O或H4O？2、C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2？CH4分子为什么具有正四面体结构，四个键完全相同，键角都是109.50？第一页第二页，共23页。

化学史话

鲍林，美国著名化学家。1954年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖，1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。他所提出的许多概念：电负性、共振理论、价键理论、杂化轨道理论、蛋白质二级结构等概念和理论，如今已成为化学领域最基础和最广泛使用的观念。

第二页第三页，共23页。美国科学家鲍林受生物杂交思想的启发于1931年提出的杂化轨道理论：在同一个原子中能量相近的不同类型的几个原子轨道“混合”起来，杂化后形成同等数目的能量完全相同的新轨道，这些新轨道重新分配能量和空间方向，组成成键能力更强的杂化轨道第三页第四页，共23页。sp3C：2s22p2sp3杂化第四页第五页，共23页。BF3的空间构型为平面三角形120°BeCl2的空间构型为直线形ClClBe180°第五页第六页，共23页。sp2sp2杂化B：2s22p1的形成3BFsp2杂化第六页第七页，共23页。spsp杂化BeCl2的形成Be：2s2sp杂化第七页第八页，共23页。1、原子形成分子时，先杂化后成键，成键能力增强2、同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道参与杂化3、杂化后形成的杂化轨道能量相同、成分相同4、杂化前后原子轨道数不变5、杂化后轨道的形状、伸展方向发生改变6、杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，未参与杂化的轨道形成π键杂化轨道的特点第八页第九页，共23页。sp型的三种杂化杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道杂化轨道数杂化轨道间夹角空间构型实例1个s1个p1个s3个p1个s2个p2个3个4个180°120°109.5°直线形平面三角形正四面体BeCl2BF3CH4第九页第十页，共23页。根据乙烷、乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯和乙炔分子的成键情况。

问题解决第十页第十一页，共23页。乙烷的结构碳原子发生sp3杂化，其中3个sp3杂化轨道分别与3个H的1s轨道形成C-Hσ键，再两个碳原子各以一个sp3杂化轨道形成C-Cσ键第十一页第十二页，共23页。乙烯的结构碳原子发生sp2杂化，其中2个sp2杂化轨道分别与2个H的1s轨道形成C-Hσ键，再两个碳原子各以一个sp2杂化轨道形成C-Cσ键，两个碳原子各以1个未杂化的2p轨道发生重叠，形成π键。第十二页第十三页，共23页。乙炔的结构碳原子发生sp杂化，其中1个sp杂化轨道与1个H的1s轨道形成C-Hσ键，再两个碳原子各以一个sp杂化轨道形成C-Cσ键，两个碳原子各以2个未杂化的2p轨道发生重叠，形成π键。第十三页第十四页，共23页。过渡：可用实验的方法测定分子的空间构型，如红外光谱、晶体的X射线衍射、核磁共振等。为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多的分子空间构型的基础上，提出了一种简单的理论模型——价层电子对互斥理论。第十四页第十五页，共23页。分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。价层电子对互斥理论第十五页第十六页，共23页。价电子对数目n从左至右依次为2、3、4、5、6，价电子对的几何分布分别为直线形、平面三角形、正四面体、三角双锥、正八面体。第十六页第十七页，共23页。多原子分子（ABm型分子）的价电子对数n的确定=2中心原子A的价电子数+配位原子B提供的价电子数×m（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数（2）配位原子中氢原子、卤素原子提供的价电子数为1；O、S作为配位原子时按不提供价电子计算n若n=2则为sp杂化，价电子对的几何构型为直线形若n=3则为sp2杂化，价电子对的几何构型为平面三角形若n=4则为sp3杂化，价电子对的几何构型为正四面体第十七页第十八页，共23页。练习：判断下列ABm型分子中心原子的杂化类型：CO2SO3CCl4PCl3CS2

NH3H2OSO2第十八页第十九页，共23页。价电子对之间的斥力顺序：（判断键角）孤电子对与孤电子对＞孤电子对与成键电子对＞成键电子对与成键电子对

价层电子对互斥理论具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同价电子对全是成键电子对的分子，分子的空间构型与价电子对的几何构型一致价电子对有部分是孤电子对的分子，分子的空间构型与价电子对的几何构型不一致，但可以延伸推导出来第十九页第二十页，共23页。

讨论为什么NH3、H2O分子中键角分别为107.3°、104.5°，小于甲烷的109.5°？第二十页第二十一页，共23页。A的价电子对数234A的杂化轨道数A的杂化类型价电子对的几何构型直线形平面三角形