《一些典型分子的空间构型》名师课件1

第2章化学键与分子间作用力第2节共价键与分子的空间构型第1课时一、一些典型分子的立体构型105°1.甲烷分子的空间构型甲烷的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，碳原子价电子:2s22p2思考通过分析甲烷分子的正四面体构型的形成过程，讨论下列问题。1、通过观察示意图描述碳原子杂化的过程，以及杂化前后轨道能量的大小比较。2、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型。3、杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体？【合作探究一】碳原子杂化过程问1、通过观察此示意图，描述碳原子的杂化过程以及杂化前后轨道能量的大小比较。轨道排布式：能量杂化前杂化后p轨道稍大于s轨道，但是在同一能级组中，能量接近杂化轨道的能量处于s与p轨道之间，4个轨道能量相等杂化前后轨道的比较杂化及杂化轨道：在外界化学环境影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程就叫做原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无总结一：sp3杂化的要点问2、通过观察示意图，描述甲烷中共价键的形成过程4+→HCCH41ssp3杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量

1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无4个s-sp3σ键四个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，形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3的σ键。总结一：sp3杂化的要点杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无总结一：sp3杂化的要点问3、四个杂化轨道为什么采取四面体构型，即4个轨道的伸展方向分别指向正四面体的4个顶点？而不是形成平面四边形等构型呢？通过观察示意图回答。4个s-sp3σ键3、杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体，夹角是109.50？一、甲烷分子的空间构型与杂化轨道理论【问题探究一】sp3杂化轨道的空间取向示意图杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无为了使四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，体系最稳定，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点，轨道间夹角为109028’。总结一：sp3杂化的要点4个s-sp3σ键杂化类型杂化轨道数目空间构型参与杂化的原子轨道sp34正四面体1s+3psp23平面三角形1s+2psp12直线型1s+1p二、乙烯、乙炔分子的空间构型【合作探究二】

通过分析乙烯、乙炔分子的形成过程，讨论下列问题。1、两分子的结构式、空间构型，并标出键角。2、通过观察示意图描述碳原子的杂化过程。3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型。sp2杂化过程sp1杂化过程问1、观察示意图，描述碳原子的杂化过程问2:乙烯分子中碳原子的杂化,描述各个轨道空间位置关系.

乙烯中的Ｃ在轨道杂化时，有一个Ｐ轨道未参与杂化，只是Ｃ的2s与两个2p轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点，杂化轨道间夹角为120°。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在的平面。乙炔分子中碳原子的杂化,描述各轨道空间位置关系乙炔中的Ｃ在轨道杂化时,有两个Ｐ轨道未参与杂化,只是Ｃ的2s与１个2p轨道发生杂化,形成2个相同的sp１杂化轨道，2个sp１杂化轨道夹角为180°.未杂化2个p轨道彼此垂直于sp1杂化轨道.杂化类型sp1sp2参与杂化的原子轨道未参与杂化的价电子层轨道杂化后的轨道及数目杂化轨道间夹角

空间构型共价键类型与数量1个s+1个p1个s+2个p2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道18001200直线正三角形2个p轨道1个p轨道总结二：总结sp1、

sp2杂化要点问3：乙烯分子中各个键的形成过程及键的类型。

两个碳原子的sp2杂化轨道沿各自对称轴形成sp2-sp2

键，另两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp2-s键，两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成P-P键，形成乙烯分子。注意：在形成共价键时，优先形成“头碰头”式的键，在此基础上才能形成“肩并肩”式的键。杂化类型sp1sp2参与杂化的原子轨道未参与杂化的价电子层轨道杂化后的轨道及数目杂化轨道间夹角

空间构型共价键类型与数量1个s+1个p1个s+2个p2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道18001200直线正三角形2个p轨道1个p轨道5个σ键1个ｐ-ｐ

键总结二：总结sp1、

sp2杂化要点问3：乙炔分子中各个键的形成过程及键的类型。两个碳原子的sp１杂化轨道沿各自对称轴形成sp１-sp１键，另2个sp１杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个sp１-s键，两个p轨道分别从侧面相互重叠，形成２个P-P键，形成乙炔分子。杂化类型sp1sp2参与杂化的原子轨道未参与杂化的价电子层轨道杂化后的轨道及数目杂化轨道间夹角

空间构型共价键类型与数量1个s+1个p1个s+2个p2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道18001200直线正三角形2个p轨道1个p轨道3个σ键２个ｐ-ｐ

键4个s-sp2σ键1个sp2-sp2σ键1个ｐ-ｐ

键总结二：总结sp1、

sp2杂化要点杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p未参与杂化的价电子层轨道２个ｐ轨道１个ｐ轨道无杂化后的轨道及数目2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角18001200109028’

空间构型直线正三角形正四面体共价键类型与数量

4个s-sp3σ键2个s-sp１σ键1个sp1-sp1σ键２个ｐ-ｐ

键4个s-sp2σ键1个sp2-sp2σ键1个ｐ-ｐ

键sp型杂化总结：问4：杂化类型与杂化轨道的数量之间的关系。问5：杂化类型与轨道构型及夹角的关系。杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p未参与杂化的价电子层轨道２个ｐ轨道１个ｐ轨道无杂化后的轨道及数目2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角18001200109028’

空间构型直线正三角形正四面体共价键类型与数量

4个s-sp3σ键2个s-sp１σ键1个sp1-sp1σ键２个ｐ-ｐ

键4个s-sp2σ键1个sp2-sp2σ键1个ｐ-ｐ

键sp型杂化总结：结论一：杂化类型与杂化轨道空间构型及夹角相互对应。通过上述结论我们知道：“原子的杂化类型与杂化轨道空间构型及夹角相对应”。事实验证：氨气中氮原子采用sp3杂化，但是氨气的分子构型是三角锥形，键角为107.30，我们的结论与事实有矛盾，这是为什么？通过小组讨论分析氨分子的形成过程解决3个问题。【问题解决一：NH3分子的形成过程及空间构型】问1：氮原子的杂化过程及各个杂化轨道中电子的数目。氮原子的2s和3个2p轨道采取sp3方式杂化，形成四个sp3轨道，但是有3个sp3轨道有1个电子，可以参与成键，剩余1个sp3轨道有2个电子，即有一对孤对电子，该轨道不参与成键。2P2S问3：键角为107.30而非109.50的原因。

价层中的成σ键电子对与孤对电子都要占有杂化轨道，且相互排斥，其中孤对电子对其他电子的排斥能力较强，故偏离109.50，而成为107.30。

3个H原子分别以3个s轨道与C原子上的3个含有单电子的sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了3个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3的σ键，同时剩余一个sp3轨道，其中含有一对孤对电子，形成一个四面体构型的分子。问2：各个键的形成过程结论二：杂化轨道空间构型与“分子构型”有区别，但“夹角”与“键角”相近，由此，我们可用键角初步判断杂化类型。OHH课堂练习

写出下列分子的的杂化轨道类型及空间构型NH3、BeCl2、PCl3、BF3、CS2H2O、Cl2O、SiCl4、CH3F、NI3

非中心原子：Cl、F、Br、I=H