杂化轨道理论课件(上课用).ppt
《杂化轨道理论课件(上课用).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杂化轨道理论课件(上课用).ppt（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第二节第二节分子的立体结构分子的立体结构（第（第三三课时）课时）宁夏育才中学勤行学区宁夏育才中学勤行学区李丽李丽1、共价键的形成条件、共价键的形成条件?
2、共价键的成键特征是什么？
、共价键的成键特征是什么？
按照共价键的成键过程中按照共价键的成键过程中,一个原子一个原子有几个未成对电子有几个未成对电子,通常只能和几个通常只能和几个自自旋相反旋相反的电子形成共价键的电子形成共价键,所以在共价所以在共价分子中分子中,每个原子形成共价键的数目是每个原子形成共价键的数目是一定一定,这就是共价键的这就是共价键的“饱和性饱和性”.如如HF而不是而不是H2F。
思考与交流思考与交流11、甲烷分子呈正四面体结构，它的四个、甲烷分子呈正四面体结构，它的四个C-HC-H键的键长相同，键角都是键的键长相同，键角都是1091092828，四，四个个C-HC-H键的性质完全相同键的性质完全相同22、根据价键理论，甲烷形成四个、根据价键理论，甲烷形成四个C-HC-H键都键都应该是应该是键，然而键，然而CC原子最外层的四个电子分别原子最外层的四个电子分别22个在球形个在球形2S2S轨道、轨道、22个在相互垂直个在相互垂直2P2P轨道上，轨道上，用它们跟用它们跟44个氢原子的个氢原子的1S1S原子轨道重叠，不可能原子轨道重叠，不可能形成四面体构型的甲烷分子形成四面体构型的甲烷分子如何解决上列一对矛盾？
如何解决上列一对矛盾？
值得注意的是价层电子对互斥模值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题。
却无法解释许多深层次的问题。
为了解决这一矛盾，为了解决这一矛盾，鲍林鲍林提出了提出了杂杂化轨道理论化轨道理论三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介-鲍林鲍林11、杂化：
、杂化：
杂化是指在形成分子时，由于原子的杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型相互影响，若干不同类型能量相近能量相近的原子轨道的原子轨道混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。
这混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。
这种重新组合的过程叫做种重新组合的过程叫做杂化杂化，所形成的新的轨，所形成的新的轨道称为道称为杂化轨道。
杂化轨道。
22、杂化的过程：
、杂化的过程：
杂化轨道理论认为在形成分子杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在时，通常存在激发、杂化激发、杂化和和轨道重叠轨道重叠等过程。
等过程。
sp3CHCH44分子（分子（spsp33杂化）杂化）3.3.杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点
（1）
（1）发生轨道杂化的原子一定是发生轨道杂化的原子一定是中心原子。
中心原子。
（2）
（2）参加杂化的各原子轨道参加杂化的各原子轨道能量要相近能量要相近（同一能（同一能级组或相近能级组的轨道）。
级组或相近能级组的轨道）。
（3）（3）杂化轨道的能量、形状完全相同。
杂化轨道的能量、形状完全相同。
（4）（4）杂化前后原子轨道数目不变：
参加杂化的轨杂化前后原子轨道数目不变：
参加杂化的轨道数目道数目等于等于形成的杂化轨道数目；杂化后原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子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利有利于轨道间的重叠于轨道间的重叠（5）（5）杂化轨道在杂化轨道在空间构型空间构型上都具有一定的上都具有一定的对称性对称性（以减小化学键之间的排斥力）。
（以减小化学键之间的排斥力）。
（6）（6）分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。
分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。
1.sp3杂化杂化原原子子形形成成分分子子时时,同同一一原原子子中中能能量量相相近近的的一一个个ns轨轨道道与与三三个个np轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为sp3杂化轨道杂化轨道.三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3杂化态杂化态CHHHH10928激发激发当当碳碳原原子子与与44个个氢氢原原子子形形成成甲甲烷烷分分子子时时,碳碳原原子子的的2s2s轨轨道道和和33个个2p2p轨轨道道这这44个个轨轨道道会会发发生生混混杂杂,混混杂杂时时保保持持轨轨道道总总数数不不变变,得得到到44个个能能量量相相等等、成成分分相相同同的的spsp33杂杂化化轨轨道道,夹角夹角10910928,28,如下图所示：
如下图所示：
实例分析实例分析1：
试解释试解释CCl4分子的空间构型。
分子的空间构型。
CCl4分分子子的的中中心心原原子子是是C，其其价价层层电电子子组组态态为为2s22px12py1。
在在形形成成CCl4分分子子的的过过程程中中，C原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道，价价层层电电子子组组态态为为2s12px12py12pz1，1个个2s轨轨道道和和3个个2p轨轨道道进进行行sp3杂杂化化，形形成成夹夹角角均均为为109028的的4个个完完全全等等同同的的sp3杂化轨道。
其形成过程可表示为杂化轨道。
其形成过程可表示为理论分析：
理论分析：
C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成4个个sp3p的的键。
故键。
故CCl4分子的空间构型是正四面体分子的空间构型是正四面体.实验测定：
实验测定：
CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的CCl键，键，其分子的空间构型为正四面体。
其分子的空间构型为正四面体。
2.2.spsp杂化杂化：
同一原子中：
同一原子中11个个ss轨道与轨道与11个个pp轨道轨道杂化形成杂化形成22个个spsp杂化轨道。
每个杂化轨道的杂化轨道。
每个杂化轨道的ss成分为成分为1/21/2，pp成分为成分为1/21/2，杂化轨道之间的夹，杂化轨道之间的夹角为角为180180度。
度。
实例分析实例分析2：
BeCl2分子的形成和空间构型。
分子的形成和空间构型。
BeBe原原子子的的价价层层电电子子排排布布为为2s2s22。
在在形形成成BeClBeCl22分分子子的的过过程程中中，BeBe原原子子的的11个个2s2s电电子子被被激激发发到到2p2p空空轨轨道道，价价层层电电子子排排布布变变为为为为2s2s112p2pxx11。
这这22个个含含有有单单电电子子的的2s2s轨轨道道和和2p2pxx轨轨道道进进行行spsp杂杂化化，组组成成夹夹角角为为18018000的的22个个能能量量相相同同的的spsp杂杂化化轨轨道道，其其形形成成过过程可表示为：
程可表示为：
理论分析：
理论分析：
Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成轨道重叠，形成2个个spp的的键，所以键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。
分子的空间构型为直线。
实验测定：
实验测定：
BeCl2分子中有分子中有2个完全等同的个完全等同的BeCl键，键，键角为键角为1800，分子的空间构型为直线。
，分子的空间构型为直线。
其他例子：
其他例子：
COCO22、HCCHHCCH11）spsp杂化杂化乙炔中的碳原子为乙炔中的碳原子为spsp杂化杂化，分子呈，分子呈直线构型直线构型。
两个碳原子的两个碳原子的spsp杂化轨道沿各自对称轴形成杂化轨道沿各自对称轴形成CCCC键键，另两个，另两个spsp杂化轨道分别与两个氢原子的杂化轨道分别与两个氢原子的1s1s轨道重轨道重叠形成两个叠形成两个CCHH键键，两个，两个ppyy轨道和两个轨道和两个ppzz轨道分别轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的CCCC键，形键，形成乙炔分子。
成乙炔分子。
22）空间结构是直线型：
）空间结构是直线型：
三个三个键在一条直线上。
键在一条直线上。
3.sp3.sp22杂化杂化：
一个：
一个ss轨道与两个轨道与两个pp轨道杂化，得轨道杂化，得三个三个spsp22杂化轨道，每个杂化轨道的杂化轨道，每个杂化轨道的ss成分为成分为1/31/3，pp成分为成分为2/32/3，三个杂化轨道在空间分布，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成是在同一平面上，互成120120实例分析实例分析3：
分析分析BF3分子的空间构型。
分子的空间构型。
BF3分分子子的的中中心心原原子子是是B，其其价价层层电电子子排排布布为为2s22px1。
在在形形成成BF3分分子子的的过过程程中中，B原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道，价价层层电电子子排排布布为为2s12px12py1，1个个2s轨轨道道和和2个个2p轨轨道道进进行行sp2杂杂化化，形形成成夹夹角角均均为为1200的的3个个完完全全等等同同的的SP2杂杂化化轨道。
其形成过程可表示为：
轨道。
其形成过程可表示为：
理论分析：
理论分析：
B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成3个个sp2p的的键。
故键。
故BF3分子的空间构型是平面三角形。
分子的空间构型是平面三角形。
实验测定：
实验测定：
BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的BF键，键，键角为键角为1200，分子的空间构型为平面三角形。
，分子的空间构型为平面三角形。
+BF3分子的形成分子的形成：
F3F+BBFF120（平面三角形）（平面三角形）BClBCl33、COCO3322、NONO33、HH22C=OC=O、SOSO33、烯烃烯烃C=CC=C结构结构中的中心原子都是以中的中心原子都是以spsp22杂化的。
杂化的。
以以spsp22杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一个垂直于个垂直于spsp22-骨架的未参与杂化的骨架的未参与杂化的pp轨道，如果这个轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行轨道跟邻近原子上的平行pp轨道重叠，并填入电子，轨道重叠，并填入电子，就会形成就会形成键。
如，乙烯键。
如，乙烯HH22C=CHC=CH22、甲醛、甲醛HH22C=OC=O。
石墨、苯中碳原子也是以石墨、苯中碳原子也是以spsp22杂化的：
杂化的：
乙烯中的在轨道杂化时，乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参有一个轨道未参与杂化，与杂化，只是的只是的s与两个与两个p轨道发生杂化，轨道发生杂化，形成三个相同的形成三个相同的sp2杂化轨道，三个杂化轨道，三个sp2杂化轨杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。
道分别指向平面三角形的三个顶点。
未杂化未杂化p轨道垂直于轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。
杂化轨道所在平面。
杂化轨道杂化轨道间夹角为间夹角为120。
的的sp2杂化杂化基态基态N的最外层电子构型为的最外层电子构型为2s22p3，在，在H影响影响下，下，N的一个的一个2s轨道和三个轨道和三个2p轨道进行轨道进行sp3不等性不等性杂化，形成四个杂化，形成四个sp3杂化轨道。
其中三个杂化轨道。
其中三个sp3杂化轨杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个道中各有一个未成对电子，另一个sp3杂化轨道被杂化轨道被孤对电子所占据。
孤对电子所占据。
N用三个各含一个未成对电子用三个各含一个未成对电子的的sp3杂化轨道分别与三个杂化轨道分别与三个H的的1s轨道重叠，形成轨道重叠，形成三个三个键。
键。
由于孤对电子的电子云密集在由于孤对电子的电子云密集在N的的周围，对三个周围，对三个键的电子云有比较大的排斥作键的电子云有比较大的排斥作用，使用，使键之间的键角被压缩到键之间的键角被压缩到，因此，因此NH3的空间构型为三角锥形。
的空间构型为三角锥形。
基态基态O的最外层电子构型为的最外层电子构型为2s22p4，在，在H的的影响下，影响下，O采用采用sp3不等性杂化，形成四个不等性杂化，形成四个s
升级会员 