杂化轨道理论 (公开课).ppt

第二节 分子的立体结构 （杂化轨道理论） 2013.2 中心原子 分子类型 中心原子 结合的原子数 代表物 空间构型 无孤对电子 AB2 2 CO2 AB3 3 CH2O AB4 4 CH4 有孤对电子 AB2 2 H2O AB3 3 NH3 直线形 平面三角形 正四面体 V 形 三角锥形 二、价层电子对互斥模型(VSEPR模型) 一、形形色色的分子 复 习 回 顾 3.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Ｈ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？ 思考与交流 1.回忆： CH４分子中C原子形成几个共价键？分子空间构型怎样？ 2.写出基态C原子价电子的电子排布图,并推测：CH４分子的C原子怎样才能形成四个共价键？ 键长、键能相同，键角相同为109°28′ 2s 2px 2py 2pz 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同的sp3杂化轨道，夹角109 ? 28 ′ ,正四面体形。 三、杂化轨道理论简介 2s 2p C的基态 2s 2p 激发态 正四面体形 sp3 杂化态 激发 杂化 sp3 杂化 　 C原子由1个2s轨道和3个2p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此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分别指向正四面体的四个顶点。 　 四个H原子分别以1s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-sp3σ键，形成一个正四面体构型的分子。 109°28’ 通过以上的学习，以CH4为例，谈谈你对“杂化”及“杂化轨道”的理解。 1.C原子为什么要进行“杂化”？ 2.什么是杂化？C原子是如何进行“杂化”的？ 3.“杂化轨道”有哪些特点？ 思考与交流 在形成分子时，由于原子的相互影响，同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道 这种轨道重新组合的过程称为原子轨道的“杂化”（混合平均化） 1. 杂化轨道概念 三、杂化轨道理论简介 2.杂化轨道理论的要点 (1) 发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 (2) 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）。 (3) 杂化轨道的能量、形状完全相同。 (4) 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；杂化后原子轨道方向 改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠 (5) 杂化轨道在空间构型上都具有一定的对称性（以 减小化学键之间的排斥力）。 (6)分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。 (7)杂化轨道只能用于形成σ键，不能用于形成∏键。 180° 实验测得: 两个共价键，直线形分子（键角180°） Cl—Be—Cl 探究1：BeCl2分子的形成 Be原子价电子排布式：2s2 没有未成对电子 Cl Cl Be 一个2s 和一个2 p 轨道杂化,形成sp杂化轨道 为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为180° 。 sp杂化轨道的形成和空间取向示意图 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。 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。 sp 杂化 —— BeCl2分子的形成 BeCl2分子结构 Cl Cl sp px px 规律：第ⅡA族、ⅡB族元素与第ⅦA族元素所形成的MX2型共价化合物，中心原子采取sp杂化。如BeBr2、HgCl2。 Cl Be Cl 实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角120°）。 B原子价电子排布式：2s22p1，有一个未成对电子 120° F F F B 探究2：BF3 分子的形成 1个2s 轨道与2个2p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。 sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图 sp2 杂化 —— BF3分子的形成 每个sp2杂化轨道