分子的立体结构(杂化轨道理论).ppt

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1、分子的立体构型杂化轨道理论,思 考,写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？,碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到2P空轨道上，使碳原子具有四个单电子，因此碳原子与氢原子结合生成CH4。,为了解释像甲烷等分子的立体结构，鲍林提出了杂化轨道理论。,如果C原子就以1个2S轨道和3个2P轨道上的单电子，分别与四个原子的1S轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH4分子的实际情况是否吻合？,思考,看看杂化轨道理论的解释：,由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。,为了四

2、个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。,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，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。,1、基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,三、杂化轨道理论,强调：杂化前后轨道数目不变。如：1个s，1个p形成2个完全相同的sp杂化轨道,1个s，2个p形成3个完全相同的sp2杂化轨道,1个s，3个p形成4个完全

3、相同的sp3杂化轨道,杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。,即杂化轨道数=参与杂化的轨道数目,sp3 杂化,原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。,sp3杂化轨道特点：四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角10928,2、杂化轨道类型：,BF3是平面三角形构型，分子中键角均为120o；气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o。试用杂化轨道理论加以说明。,思考,BF3分子的空间构型,BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发

4、到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化轨道。其形成过程可表示为：,理论分析:B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的键。故BF3 分子的空间构型是平面正三角形。,实验测定:BF3分子中有3个完全等同的B-F键，键角为1200，分子的空间构型为平面正三角形。,sp2杂化轨道特点：3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120空间构型：平面三角形,sp2杂化,BeCl2分子的形成和空间构型,Be原子的价层电子排布为2s2。在形成BeCl2

5、分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排布变为为2s1 2px1。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角为1800 的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过程可表示为：,理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp的键，所以BeCl2分子的空间构型为直线形。,实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的BeCl键，键角为1800，分子的空间构型为直线形。,sp杂化,sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180空间构型：直线形,注：（1）杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与成

6、键的孤对电子；（2）未参与杂化的P轨道，可用于形成键,思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？,3、判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：,（1）.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子对数=键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为SP3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为SP2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为SP杂化。,已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤电子对,中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况,交流讨论,

7、C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,（2）.通过看中

8、心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个键，用去2个P轨道，形成的是SP杂化；如果有1个双键则其中必有1个键，用去1个P轨道，形成的是SP2杂化；如果全部是单键，则形成SP3杂化。,2,直线形,sp,直线形,2,直线形,sp,直线形,2,直线形,sp,直线形,2,直线形,sp,直线形,3,平面三角形,sp2,平面三角形,3,平面结构,sp2,平面结构,3,平面三角形,sp2,平面三角形,3,V形,平面三角形,sp2,4,正四面体,sp3,正四面体,4,四面体,sp3,三角锥形,4,四面体,sp3,V形,4,正四面体,sp3,正四面体,4,

9、四面体,sp3,三角锥形,小结:,2,2,2,2,1,0,3,0,1,3,0,4,直线形,直线形,CO2、BeCl2,平面三角形,V 形,SO2,四面体,三角锥形,V 形,H2O、H2S,平面三角形,平面三角形,BF3、SO3、CO32-、NO3-,四面体,NH3、H3O+,正四面体,正四面体,CH4、NH4+、SO42-,sp,sp2,sp3,sp2,sp3,sp3,1.下列分子中心原子是sp2杂化的是（）A.PBr3 B.CH4 C.BF3 D.H2O2.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NH3 C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4,C

10、,B,3.先推断杂化轨道类型，并写出下列分子或离子的几何构型：CO2 _，_ CO32-_；_H2S _，_ PH3 _。_,sp,直线形,sp2,平面三角形,sp3,V形,sp3,三角锥形,5.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是（）A.sp杂化轨道的夹角最大B.sp2杂化轨道的夹角最大C.sp3杂化轨道的夹角最大D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等,A,6.对SO2与CO2说法正确的是（）A.都是直线形结构B.中心原子都采取sp杂化轨道C.S原子和C原子上都没有孤对电子D.SO2为V形结构，CO2为直线形结构,D,7.有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（）A两个碳原子采用sp杂化方式 B两个碳原子采用sp2杂化方式C每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成键 D两个碳原子形成两个键,B,8.用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是（）A.C原子的四个杂化轨道的能量一样B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据,D,9.ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构,直线形,V形,三角锥形,正四面体,