专题4分子空间结构与物质性质

专题4分子空间结构与物质性质第一单元分子的空间结构第1课时杂化轨道理论教学目标:1．了解杂化轨道理论的基本内容。2．能根据杂化轨道理论解释简单分子的空间结构。3．结合杂化轨道理论认识常见共价分子的空间结构。教学过程：知识点01杂化轨道理论与分子的结构【复习与回顾】：共价键的方向性与饱和性【问题】：H2O的键角、CH4的空间结构为了解释CH4等分子的空间构型，美国化学家鲍林于1931年提出了杂化轨道理论。杂化轨道理论sp3杂化与CH4分子的空间构型(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。基态原子轨道激发态原子轨道杂化轨道sp3杂化轨道的空间构型4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体形，轨道之间的夹角为109°28'，每个轨道上都有一个未成对电子。(2)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键。(3)CH4分子的空间构型CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是109°28′。1.杂化轨道理论①要点②类型sp2杂化与BF3分子的空间构型(1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。硼原子的3个sp2杂化轨道呈平面三角形，3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。(2)共价键的形成硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。(3)BF3分子的空间构型BF3分子的空间构型为平面三角形，键角为120°。sp杂化与BeCl2分子的空间构型(1)杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。Be原子的sp杂化轨道呈直线形，其夹角为180°。(2)共价键的形成Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的1个3p轨道重叠形成2个相同的σ键。(3)BeCl2分子的空间构型BeCl2分子为空间构型为直线形，分子中Be—Cl键之间的夹角为180°。【思考】金刚石、二氧化硅中碳、硅原子的杂化轨道类型杂化轨道类型的判断（1）空间结构判断（2）杂化轨道数目判断知识点02用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯、乙炔分子的成键情况1．乙烷分子的成键情况(1)碳原子的杂化方式：碳原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道。(2)成键情况及空间结构每个碳原子的sp3杂化轨道分别与3个氢原子的1s轨道形成3个C-Hσ键（sp3—s），与另一个碳原子sp3轨道形成1个C-Cσ键（sp3—sp3）。每个C原子与3个H原子和1个C原子形成四面体结构。2．乙烯分子的成键情况(1)碳原子的杂化方式：碳原子为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道。(2)成键方式和空间构型：每个碳原子的sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp2—s），与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键（sp2—sp2）。2个碳原子未杂化的2p轨道形成1个π键。乙烯分子的空间构型为平面结构。3．乙炔分子的成键情况(1)碳原子的杂化方式：碳原子为sp杂化，形成2个sp杂化轨道。(2)成键方式和空间构型：每个碳原子的sp杂化轨道分别与1个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp—s），与另一个碳原子的sp杂化轨道形成C-Cσ键（sp—sp）。碳原子未杂化的2p轨道两两形成2个π键。乙炔分子的空间构型为直线形。【交流与讨论】石墨、苯中碳原子的杂化轨道类型知识点03用杂化轨道理论解释H2O和NH3分子的空间构型1．H2O分子的空间构型H2O中O原子的sp3杂化轨道H2O的空间构型(1)杂化轨道类型：O原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3化轨道，杂化轨道的空间构型是正四面体形。(2)成键情况：O原子的2个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成2个σ键，2对孤电子对没有参加成键。(3)空间构型：由于孤电子对—成键电子对的排斥作用>成键电子对—成键电子对作用，使键角小于109°28'。H2O分子的空间构型为V形，键角为104°30'。2．NH3的空间构型NH3中N原子的sp3杂化轨道NH3的空间构型(1)杂化轨道类型：N原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3杂化轨道，该杂化轨道的空间构型是正四面体形。(2)成键情况：N原子的3个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成3个σ键，1对孤电子对没有参加成键。(3)空间构型：NH3分子的空间构型为三角锥形，键角为107°18'。3．CH4、NH3、H2O的杂化方式和空间结构比较CH4NH3H2O中心原子的杂化方式sp3sp3sp3分子空间构型正四面体三角锥V形中心原子孤电