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1、第二节第二节 分子的立体结构分子的立体结构（第二课时）（第二课时）2s 2p2s 2px x2p 2py y2p 2pz z2s 2px 2py 2pzH原子轨道：1s碳（C）外层电子结构：思考：价层电子对互斥模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，如无法解释甲 烷中四个C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为 10928。因为按照我们已经学过的价键理论，甲 烷的4个C-H单键都应该是键，然而，碳原子的4 个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形 的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠 ，不可能得到四面体构型的甲烷分子。这是为什么呢？鲍林在价键理论基
2、础上提出了“杂化”假设，补充了价键理论的不足。sp3CH4分子（sp3杂化）三、杂化轨道理论1、基本要点：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合形成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。（一）、杂化轨道2、特点：杂化前后轨道数目不变杂化后的轨道能量相同，形状相同（电子云一头大，一头小）主族元素的ns、np轨道，过渡元 素ns、np、（n-1）d轨道同一个原子的1个 ns 轨道与3个 np 轨道进行 杂化组合为 4个sp3 杂化轨道 (含1/4原s轨道成 份和3/4原p轨道成份)。 sp3 杂化轨道间的夹角是 ：10928，
3、杂化轨道空间构型：正四面体形。（二）杂化类型（二）杂化类型 1、sp3 杂化C2H4(sp2杂化）（二）杂化类型（二）杂化类型 2、sp2 杂化平面正三角形120 同一原子中 s轨轨道与 p轨轨道杂杂化形成 sp2杂杂化轨轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是：杂化轨道空间构型：1个 2个3个+例：5B 2p 2p2s Sp2sp2杂化BF3（二）杂化类型（二）杂化类型 3、sp杂杂化：同一原子中 s轨道与 p轨道杂化形成sp杂化轨道。sp杂化轨道夹角为：杂化轨道空间构型：直线形1801个1个2个2S6Csp杂化 2P spppsp杂杂化例： 4Be2p 2p2s 两个SP杂杂化轨轨 道BeCl24
4、.sp3d杂化：由中心原子的一个 s 轨道、三 个 p 轨道和一个d轨道杂化组合成五个新的 sp3d 杂化轨道。 杂化轨道夹角：90、 120杂化轨道空间构型：三角双锥如：PCl5中的磷原子5.sp3d2杂化：由中心原子的一个 s 轨道、 三个 p 轨道和两个d轨道杂化组合成六个新 的 sp3d2 杂化轨道。 杂化轨道夹角：90杂化轨道空间构型：正八面体2 2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型如：SF6中的硫原子杂化类型参加杂化的 轨道 杂化轨道数分子空间构型实 例价层电子 对数s+ps+(2)ps+(3)p243四面体234spsp2sp3小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型小结：杂化轨道的类
5、型与分子的空间构型杂化轨道间 的夹角直线形平面三角形三角锥V型109.53 3、杂化轨道类型与分子构型的判断、杂化轨道类型与分子构型的判断杂化轨道类型与分子构型的判断杂化轨道类型与分子构型的判断计算中心原子价电子对杂化轨道数中心原子孤对电子对数中心原子结合的 原子数=价电子对数结合上述信息完成下表：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未成键孤对电子0+2=2SP直线形0平面三角形0+3=3SP200+4=4SP3正四面体形0平面形0+3=3SP2000+2=2SP直线形1+3=4SP3三角锥形1V形2+2=4SP32化学式杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4C2H4中心原子孤 对电子
6、对数C2H2NH3H2O杂化轨道数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数 =中心原子的价电子对数含C元素的化合物通过看中心原子C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：CO2 C2H2 HCN如果有1个双键和2个单键则其中必有1个 键，用去1个P轨道，形成的是SP2杂化；如：C2H4 CH2O如果有4个单键，则形成SP3杂化。如: CH4 C2H6试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的 成键情况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
7、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。练习：练习：用杂化轨道理论分析下列物质的杂化用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空
8、间构型。类型、成键情况和分子的空间构型。 （1 1）COCO2 2（2 2）HH2 2OO （3 3）HCHO HCHO （4 4）HCN HCN （5 5）SOSO3 3练习：1.下列分子中中心原子的杂化轨道类型与其他三个都不一样 的是（ ）A.HCN B.CO2 C.BeCl2 D.PCl32、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DD3、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子 的几何构型：CO2 、 CO32- 、H2S、 PH3 4、乙炔分子中4个原子位于一条直线上，对其结构分子如 下： （1）分子中的两个碳原子都发生了 杂化，所得杂 化轨道在空间位置的关系是 ； （2）除了杂化轨道外，碳原子还有 个未参与杂化的 P轨道，它们与杂化轨道在空间位置的关系是 ； （3）碳原子通过 轨道分别与氢原子和另一个碳原子 形成 键，两个碳原子间通过未参与杂化的P轨道形 成 个 键；练习：SP直线形2互相垂直2个SP 2
