2.2.4大π键的认识和书写课件高二化学人教版选择性必修2

第二节分子的空间结构第二章分子结构与性质第三课时等电子原理和大𝞹键等电子原理及应用1.等电子原理原子总数相同、价电子总数也相等的分子(或离子)具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理。

2.等电子体(1)概念满足等电子原理的分子(或离子)称为等电子体。(2)性质互为等电子体的物质具有相似的化学键类型和空间结构，物理性质相近，但其化学性质差别较大。例如CO和N2互为等电子体，其性质（物理性质）对比如下：分子熔点/℃沸点/℃水溶性（室温）分子解离能/（KJ/mol）分子的价电子总数CO-205-191.5难溶于水107510N2-210-196难溶于水946103.常见等电子体等电子体类型微粒立体构型2原子10价电子CO、N2、C22-直线形3原子16价电子CO2、CS2、N2O、BeCl2、NO2+、SCN－、N3-直线形3原子18价电子SO2、O3、NO2-V形4原子24价电子NO3-、CO32-、BF3、SO3平面三角形5原子8价电子CH4、NH4+正四面体形5原子32价电子SiF4、CCl4、SO42-、SiO44-、PO43-正四面体形4原子26价电子SO32-、PO33-、ClO3-三角锥形(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料(3)利用等电子原理针对某性质找等电子体3.等电子原理应用(1)判断一些简单分子或离子的空间结构如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构。白锡(𝝱-Sn)与锑化铟互为等电子体，它们在低温下都可转变为超导体。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变序号方法示例1234.确定等电子体的方法竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子CO2与CS2、O3与SO2N2与COO3与NO2-、CH4与NH4+CO与CN－大π键的认识和书写杂化轨道理论：sp3sp3杂化sppssp2sp2杂化pspsp杂化p①②③杂化轨道只用于①形成σ键②或容纳未参与成键的孤电子对（遵循能量最低原理，泡利原理、洪特规则）未参与杂化的p轨道可用于形成π键离域大π键的形成条件概述：原子轨道垂直于键轴以“肩并肩”方式重叠形成的化学键称为π键，

因为杂化轨道不能形成π键，所以只有未杂化的p轨道才能形成π键。定义：3个及以上原子构成的离子团或分子中，原子有彼此平行的未参与杂化的p轨道电子，连贯重叠在一起构成π型化学键，又称为离域大π键或共轭大π键。条件：原子在同一平面。中心原子采取sp杂化或sp2杂化表示：m：指参与形成大π键的原子数(H除外)n：指参与形成大π键的电子数确定大π键的电子数m≤n＜2m（有的容纳2个电子，有的容纳1个电子，有的是无电子的空轨道）1、苯分子中的p-p大π键苯中碳原子采取sp2杂化，每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。所以我们认为所有6个平行p轨道总共6个电子在一起形成了弥散在整个苯环的6个碳原子上下形成了一个p-p离域大π键，符号C:sp2杂化p轨道sp2sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键(单电子)，未参与杂化的一个p轨道用于形成π键C:4-3=1↑↑↓↑无机分子中的大π键022、O3分子里的大π键O3分子的中心O原子采取sp2杂化，只有1个p轨道未杂化。1个sp2杂化轨道容纳孤电子对、另两个sp2杂化轨道和2个端位O原子形成两个σ键，所以中心O原子未杂化的p轨道上2个电子和两个配位O原子上p轨道中各1各电子，共有4个电子，形成离域①中心O的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心O:6-4=2成键原子O:1x2=2↑↑↑↓p轨道sp2sp2杂化轨道有两个杂化轨道用于形成σ键(单电子)，1个sp2杂化轨道容纳孤电子对↑↓成键原子O:中心原子O:sp2杂化等电子体SO2、NO2-、

O3①中心B的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心B:3-3=0配位原子F:3x2=2外界：0π46B:sp2杂化p轨道sp2杂化轨道sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键（单电子）中心N:3-3=0↑↑↑成键原子F:6个电子分别由3个氟原子提供，3个氟原子各提供1个全充满的2p轨道，与硼原子的空p轨道肩并肩，形成大π键3、CO32-离子中的大π键

外界提供：离子所带负电荷数

中心原子C采取sp2杂化形式，C原子上有一个未杂化的垂直于分子平面的p轨道，其中容纳一个电子。①中心C的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心C:4-3=1成键原子O:1x3=3外界提供：2π46↑↑↑↑C:sp2杂化p轨道sp2杂化轨道sp2杂化轨道有三个杂化轨道用于形成σ键(单电子)成键原子O:等电子体CO32-、SO3、

NO3-杂化轨道数=成键数+孤电子对数课堂巩固练习1.SO2SO3

2.NO3-NO2-3.BF3

①中心S的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心S:6-4=2配位原子O:1x2=2π34↑↑↑↓↑↓S:sp2杂化p轨道sp2杂化轨道sp2杂化轨道有两个杂化轨道用于形成σ键(单电子)，一个杂化轨道用于容纳孤电子对SO2

成键原子O:等电子体SO2、NO2-、

O3NO3-①中心N的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心N:5-3=2配位原子O:1x3=3外界：1π46↑↑↑↑↓N:sp2杂化p轨道sp2杂化轨道sp2杂化轨道有三个杂化轨道均用于形成σ键(单电子)中心N:5-3=2成键原子O:等电子体CO32-、SO3、

NO3-NO2-①中心N的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心N:5-4=1配位原子O:1x2=2外界：1π34↑↑↑↓↑N:sp2杂化p轨道sp2杂化轨道sp2杂化轨道有两个杂化轨道用于形成σ键（单电子）一个杂化轨道用于容纳孤电子对中心N:5-4=1成键原子O等电子体SO2、NO2-、

O3①中心C的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子数中心C:4-3=1配位原子N:2x2=4配位原子O:1x1=1外界：0π46C:sp2杂化p轨道sp2杂化轨道sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键（单电子）中心C:4-3=1↑↑↑↑成键原子N:成键原子O:拓展：CO2分子里的大π键CO2的C原子采取sp杂化，它的两个未参与杂化的p轨道在空间的取向是跟sp杂化轨道的键轴互相垂直（垂直于分子平面）。这两个未杂化的p轨道可形成π键。所以CO2分子里应有两套大π键。其结构如下图。为3原子4电子的p-p大π键，符号为C:sp杂化p轨道sp杂化轨道sp杂化轨道有2个杂化轨道用于形成σ键（单电子）有2个未参与杂化的p轨道,且每个p轨道含1个电子中心C:4-3=1↑↑↑↑O:sp杂化轨道有1个杂化轨道用于形成σ键（单电子）有2个未参与杂化的p轨道，且一个p轨道含2个电子，一个p轨道1个电子等电子体CO2

、SCN-

、NO2+

、N3-

、N2Oπ34高考直通车【3】CO2、OCN－中的大π键高考直通车CO2分子是2个π34O有1根键，补5个电子高考直通车【2】NO2中的大π键高考直通车π43ONO先画出2个O原子和N原子，2个O-Nσ键，在两边的O原子上分别补5个电子，使之满足6个价电子在中间的N上补3个电子，使之均满足5个价电子。3个原子提供3个p轨道,共4个电子在大π键上运动,形成π34大π键:注:NO2的大π键比较特殊,实验证明:不是π33而是π34一般取1个，此处取1对，这是实验证明的结果。高考直通车【3】SO3，CO32-,NO3-中的大π键高考直通车SO3：分子构型为平面形；形成大π键的有4个原子；下面的两个O补5个电子；中间的S补1对电子，三个S－O间的σ键中，有一个是由S原子提供孤电子对，形成配位键；所以上面的O补1对电子。4个原子的未杂化p轨道中共有6个电子，形成的离域大π键记作π46。高考直通车无机大π键小结高考直通车（1）O3,SO2，NO2,和亚硝酸根NO2-类：（2）OCN－

CO2分子中的大π键：2个（3）BF3，SO3,NO3-,CO32-类π46有机分子中的大π键03高考直通车【1】苯环中的大π键高考直通车（1）原子数：去掉H，苯环中6个C采取sp2杂化,（2）6个碳原子共有6个未参与杂化的p轨道和6个未成对的p电子,p轨道肩并肩重叠,形成了π66大π键.高考直通车【2】吡啶【biding】C5H5N中的大π键去掉5H，其余6个原子均为sp2杂化，分子构型为平面形；5个C原子5个电子，在5个未杂化p轨道内；1个N原子提供1个电子存在于未杂化p轨道内；6个原子共6个未杂化p轨道垂直于分子平面，6个电子在大π键里运动，形成离域大π键，记作π66。高考直通车高考直通车【3】噻吩[saifen]（C4H4S）中的大π键不考虑4个H，4个C原子采取sp2杂化，共4个电子在未杂化p轨道内运动；1个S原子补2对电子，使之满足6个价电子，取1对（2个电子）；5个原子的5个p轨道在分子平面上下方相互重叠,6个电子在大π键内运动,形成

大π键高考直通车HHHH高考直通车【4】咪唑[mizuo]：（C3H4N2）中的大π键高考直通车去掉4个H（无p轨道）3个C,2个N共5个原子参与形成大π键每个C出1个电子，每个N出1个或1对电子，形成π56大π键。

附注：有单电子的出1个单电子；没有单电子出1对电子。N有3键，补1对电子N有2键，补1对+1个电子高考直通车【5】呋喃[funan]中的大π键与噻吩相似高考直通车π65高考直通车【6】1,3－丁二烯（C4H6）中的大π键高考直通车每个碳原子有一个未成对的p电子，共有4个未成键的p电子4个碳原子的4个未杂化的p轨道,4个电子,形成了一个离域的大

键π444个电子在4个p轨道上下重叠所形成的大π键里运动。π44CH2=CH-CH=CH2去掉6个H，C均为3根键，各补1个电子2个双键平面旋转到适当角度会共面高考直通车【7】吡咯[biluo]（C4H5N)中的大π键

去掉5个H，4个C，1个N共5个原子形成大π键。C,N均采取sp2杂化，C为三键，每个C补1个电子，N为3键，每个N补1对，共6个电子。5个原子、6个电子形成π56大π键。高考直通车HHHHπ65有机大π键小结π66π65π44吡啶苯1,3-丁二烯呋喃咪唑噻吩吡咯一般规律：对于芳香系环状化合物参与形成π键的电子数=4n+2π109π1010π1414酞菁分子中所有原子共平面(N原子均是sp2杂化)其中P轨道能提供一对电子的N原子是

(填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为

，氮原子提供孤对电子与钴离子形成

键。2023年高考改编：高考直通车反思与小结高考直通车一个原子常有1个或1对电子参与形成大π键p电子数小于p轨道数的两倍离子所得电子也算在大π键之内具有相互平行的p轨道4电子和6电子的大π键常见且稳定几个原子处于同一平面内添加标题大π键小结高考直通车【解析】去掉5个H原子，由环戊二烯负离子（C5H5﹣）结构图可知，环戊二烯负离子共5个碳原子，每个碳提供1个p电子，所带负电荷计算在内，p电子数是6，即5个碳原子、6个p电子形成了大π键，符号为Π56。高考直通车【答案】Π