分子的空间构型(3课时)(自).ppt

1、专题四专题四 分子空间结构与物质性质分子空间结构与物质性质第一单元第一单元 分子构型与物质的性质分子构型与物质的性质分子的空间构型分子的空间构型形形色色的分子形形色色的分子H2OCO2O2NH3CH4C6H6C8H8C60 C C原子与原子与H H原子结合形成的分子为什么是原子结合形成的分子为什么是CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2或或CHCH3 3？CHCH4 4分子为什么具有正分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为相同为1092810928）？）？2s 2px 2py 2pz2s 2p2s 2p2s 2p2s 2px x

2、 x x 2p 2p 2p 2py y y y 2p 2p 2p 2pz z z z C为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，1.杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激激发态发态正四面体形正四面体形sp3杂化态杂化态CHHHH10928激发激发它它的的要要点点是是：当当碳碳原原子子与与4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2s轨轨道道和和3个个2p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4个个能能量量相相等等、成成分分相相同同的的sp3杂杂化化轨轨道道，

3、夹夹角角109 28，表表示示这这4个个轨轨道道是是由由1个个s轨轨道道和和3个个p轨道杂化形成的如下图所示：轨道杂化形成的如下图所示：等性等性sp3杂化杂化原原子子形形成成分分子子时时，同同一一个个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轨轨道道进进行行混混合合组组成成四四个个新新的的原原子子轨轨道道称称为为sp3杂化轨道。杂化轨道。SP2一、杂化轨道理论一、杂化轨道理论(美国化学家美国化学家鲍林鲍林)1 1、杂化轨道的概念和特点、杂化轨道的概念和特点 在形成多原子分子的过程中，在形成多原子分子的过程中，中心原子中心原子的若干的若干能量相近能量相近的原子轨道间通

4、过相互的混的原子轨道间通过相互的混杂后，形成杂后，形成相同数量相同数量的几个的几个能量与形状都相能量与形状都相同同的新轨道。的新轨道。特点：特点：（1 1）能量相近能量相近的原子轨道才能参与杂化的原子轨道才能参与杂化（2 2）杂化后轨道）杂化后轨道能量相同能量相同，轨道，轨道形状相同形状相同（棒锤形）（棒锤形）（3 3）杂化）杂化轨道的总数轨道的总数等于参与杂化的原子轨等于参与杂化的原子轨道数目之和，如道数目之和，如spspn n：杂化轨道数为（：杂化轨道数为（1+n1+n）（4 4）杂化轨道杂化轨道只只用于用于形成形成键键或者用来容纳或者用来容纳孤对电子，孤对电子，剩余剩余的的p p轨道可以

5、轨道可以形成形成键键等性等性sp2杂化杂化同同一一个个原原子子的的一一个个 ns轨轨道道与与两两个个np轨轨道道进进行行杂杂化化组组合合为为sp2杂杂化化轨轨道道。sp2杂杂化化轨轨道道间间的的夹夹角角是是120，分子的几何构型为平面正三角形。，分子的几何构型为平面正三角形。2s2pB的的基态基态2p2s激激发态发态正三角形正三角形sp2杂化态杂化态BF3分子形成分子形成BFFF激发激发120碳的碳的sp2杂化轨道杂化轨道spsp2 2杂杂化化：三三个个夹夹角角为为120120的的平平面面三角形杂化轨道三角形杂化轨道。同同一一原原子子中中ns-np杂杂化化成成新新轨轨道道：一一个个s轨轨道道和

6、一个和一个 p 轨道杂化组合成两个新的轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。杂化轨道。BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pBe基态基态2s2p激激发态发态杂化杂化直线形直线形sp杂化态杂化态键合键合直线形直线形化化合态合态ClBeCl180 等性等性sp杂化杂化碳的碳的sp杂化轨道杂化轨道spsp杂杂化化：夹夹角角为为180180的的直直线线形形杂杂化轨道。化轨道。杂化类型杂化类型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1s+1p1s+1p1s+2p1s+2p1s+3p1s+3p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 23 34 4杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角181

7、812121010 28 28价电子对价电子对价电子对价电子对空空间间构构型型直直 线线平面三角形平面三角形正四面体正四面体实实例例BeCl2BF3CCl4,CH42 2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型 根根据据以以下下事事实实总总结结：如如何何判判断断一一个个化化合合物物的中心原子的杂化类型？的中心原子的杂化类型？CCsp3sp2spCCCC1、看看中中心心原原子子有有没没有有形形成成双双键键或或叁叁键键，如如果果有有1个个叁叁键键，则则其其中中有有2个个键键，用用去去了了2个个p轨轨道道，形形成成的的是是sp杂杂化化；如如果果有有1个个双双键键则则其其中中有有1个个键键，形形成成的的是是s

8、p2杂化；如果全部是单键，则形成的是杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。杂化。2、没有填充电子的空轨道、没有填充电子的空轨道一般一般不参与杂化不参与杂化.一般方法一般方法a)a)a)a)中心原子中心原子中心原子中心原子为为为为A A A A，其，其，其，其价电子数价电子数价电子数价电子数=最外层电子数最外层电子数最外层电子数最外层电子数=主族序数主族序数主族序数主族序数ABABm m型分子型分子(A(A为中心原子，为中心原子，B B为配位原子为配位原子)：中心原子价电子对数（中心原子价电子对数（杂化轨道数杂化轨道数）n=n=(中心原子价电子数中心原子价电子数+每个配位原子提供的价电子数

9、每个配位原子提供的价电子数m)m)2 2 b b b b)氢元素、卤素原子做配体时，提供的电子数为氢元素、卤素原子做配体时，提供的电子数为氢元素、卤素原子做配体时，提供的电子数为氢元素、卤素原子做配体时，提供的电子数为1 1 1 1 如如如如:CH:CH:CH:CH4 4 4 4 或或或或 CClCClCClCCl4 4 4 4，c)c)c)c)氧族元素氧族元素氧族元素氧族元素的原子的原子的原子的原子做中心做中心做中心做中心原子原子原子原子时，价电子数为时，价电子数为时，价电子数为时，价电子数为6 6 6 6。如如如如:H:H:H:H2 2 2 2O(O(O(O(即即即即OHOHOHOH2 2

10、 2 2)或或或或 H H H H2 2 2 2S S S S（即（即（即（即SHSHSHSH2 2 2 2），），），），氧族元素氧族元素氧族元素氧族元素的原子的原子的原子的原子做配体做配体做配体做配体时，提供电子数为时，提供电子数为时，提供电子数为时，提供电子数为0 0 0 0。如如如如:CO:CO:CO:CO2 2 2 2,3 3、中心原子杂化方式的判断、中心原子杂化方式的判断(1)AB(1)ABm m型分子中心原子型分子中心原子价电子对数（价电子对数（n n）的计算的计算n=(4+14)/2=4n=(6+12)/2=4n=(4+02)/2=2 如何简易判断如何简易判断CClCCl4 4

11、、NHNH3 3、H H2 2O O中的中心原子中的中心原子C C、N N、O O是何种类型的杂化轨道？是何种类型的杂化轨道？杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道数价电子对数价电子对数（n n）2 23 34 4杂化类型杂化类型spspspsp2 2spsp3 3价电子对价电子对价电子对价电子对空空间间构构型型直直 线线平面三角形平面三角形正四面体正四面体杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角181812121010 28 28实实 例例BeClBeCl2 2 BFBF3 3CClCCl4 4,CHCH4 4(2)价电子对数价电子对数与与价电子对的空间构型价电子对的空间构型杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道

12、数杂化轨道数杂化轨道的空间构型杂化轨道的空间构型杂化轨道的空间构型杂化轨道的空间构型V V V V形形形形H H2 2O ONHNH3 3SOSO2 2CHCH4 4BFBF3 3COCO2 2价电子对价电子对空间构型空间构型杂化轨杂化轨道类型道类型价电子价电子对数对数(n(n）代表代表物物分子分子空间构型空间构型直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形V V V V形形形形三角锥形三角锥形三角锥形三角锥形spspspsp2 2 2 2直线形直线形直线形直线形spspspsp2 2 2 23 3 3 3平面三角形平面三角形平面三角

13、形平面三角形4 4 4 4spspspsp3 3 3 3正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形3 3 3 3spspspsp2 2 2 2平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形4 4 4 4spspspsp3 3 3 3正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形4 4 4 4spspspsp3 3 3 3正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形C2H4(sp2杂杂化）化）Sp2杂化轨道杂化轨道Sp杂化轨道杂化轨道1 1、先计算、先计算ABmABm型分子中价电子对数型分子中价电子对数（杂化轨道数）为（杂化轨道数）为n n2 2、比较、比较m m、n n 的大小的大小（1 1）若）若n=mn=m

14、 ，杂化轨道的空间构型和，杂化轨道的空间构型和分子空间构型相同。如分子空间构型相同。如CClCCl4 4（2 2）若）若n nm=xm=x，则杂化轨道中含，则杂化轨道中含x x对对孤对电子，杂化轨道空间构型和分子孤对电子，杂化轨道空间构型和分子空间构型不同，如空间构型不同，如NHNH3 3杂化轨道中不含孤对杂化轨道中不含孤对电子，所有杂化轨道电子，所有杂化轨道都参加成键。都参加成键。杂化轨道中含孤对电杂化轨道中含孤对电子，且含孤对电子的子，且含孤对电子的杂化轨道不参加成键。杂化轨道不参加成键。二、二、确定确定分子分子空间构型的简易方法：空间构型的简易方法：NHNH3 3 n=n=(5+3)/2

15、=4(5+3)/2=4 ，N N原子为原子为 spsp3 3 杂化，轨道空杂化，轨道空间构型为间构型为正四面体正四面体。n nm=m=1 1 ，含，含 一一 对孤对电子，是对孤对电子，是 三角锥三角锥 形形H H2 2O O（OHOH2 2）n=n=(6+2)/2=4(6+2)/2=4 ，O O原子为原子为 spsp3 3 杂化，轨道空杂化，轨道空间构型为间构型为正四面体正四面体。n nm=m=2 2 ，含，含 二二 对孤对电子，是对孤对电子，是 V V 形形课堂练习课堂练习分子分子COCO2 2BeClBeCl2 2BFBF3 3CClCCl4 4PCl3H2S价电子价电子对数对数价电子价电

16、子对排布对排布有无孤有无孤对电子对电子分子空分子空间结构间结构2 22 23 34 44 44 4直线形直线形直线形直线形 平面平面三角形三角形平面三平面三角形角形正四面体正四面体无无有有正四正四面体面体三角三角锥形锥形V形形推断离子空间构型的方法：推断离子空间构型的方法：在算中心原子价电子对数在算中心原子价电子对数(n)(n)时，时，正离子正离子应应减去减去电荷数电荷数,负离子负离子应应加上加上电荷数。电荷数。中心原子价电子对数中心原子价电子对数(n)(n)=(=(中心原子价电子数中心原子价电子数 +每个配位原子提供的每个配位原子提供的价电子数价电子数m m 电荷数电荷数)2 2 利用价层电子对互斥理论判断下列离子的几何构型。利用价层电子对互斥理论判断下列离子的几何构型。NHNH4 4+H H3 3O O+NO NO3 3-SO SO4 42-2-正四面体、三角锥形、平面三角形、正四面体正四面体、三角锥形、平面三角形、正四面体三、等电子体原理三、等电子体原理价电子总数（最外层电子总价电子总数（最外层电子总数）数）相同相同1 1、定义、定义 原子总数原子总数相同相同可以是可以是分子与分