第二节分子的立体构型(上课用).pptVIP

第二节 分子的立体构型 第二课时——杂化理论 * 活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型 1.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 ？ C原子轨道排布图 1s2 2s2 2p2 H原子轨道排布图 1s1 C C 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 2s 2p C的基态 2s 2p 激发态 sp3 杂化轨道 激发 　 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成什么立体构型? 三、杂化理论简介 1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下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的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。 2.要点： （1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠； 三、杂化理论简介 2.要点： （1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠； （3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同； sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120° 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形 sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化, 形成3个sp2 杂化轨道。 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σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ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π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。 大π 键 C6H6 sp2杂化 sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180° 每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小， 含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分 两个轨道间的夹角为180°，呈直线型 sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。 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σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ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π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。 3.杂化轨道分类： 三、杂化理论简介 H2O原子轨道杂化 O原子：2s22p4 有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90°，Why? 2s 2p 杂化 不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的 不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对 三、杂化理论简介 3.杂化轨道分类： sp3 CH4原子轨道杂化 等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。 三、杂化理论简介 4.杂化类型判断： 因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有 杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。 =中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数 杂化轨道数=中心原子价层电子对数 例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表 PCl3 NH3 H2O NH4+ CH4 BF3 CO2 气态BeCl2 键角 分子空 间构型 轨道 夹角 杂化轨道/ 电子对空 间构型 中心原 子杂化 轨道类型 价电 子对数 物质 2 2 3 4 4 4 4 4 sp sp sp2 sp3 直线形 直线形 平面三角形 正四面体 180° 180° 120° 109.5° 直线形 直线形 平面三角形 正四面体 V形 三