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1、杂化轨道理论,1、要点：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和 的孤对电子对）的互相 作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互 的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型。,（VSEPR模型）,成键,未成键,排斥,排斥最小,价层电子对互斥模型,应用：可用来预测分子的立体结构,利用价层电子对互斥理论时，首先要根据原子的最外层电子数，判断中心原子上有没有孤对电子，然后再根据中心原子结合的原子的数目，就可以判断分子的空间构型,直线形,平面三角形,正四面体,V 形,三角锥形,价层电子对互斥模型,分析思考： 、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：CH分子的C原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能
2、形成四个共价键？,、如果C原子就以个轨道和个轨道上的单电子，分别与四个原子的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CH分子的实际情况是否吻合？,如何才能使CH分子中的C原子与四个H原子形成完全等同的四个共价键呢？,原子轨道？ 伸展方向？,二、杂化轨道理论解释分子的立体构型,1、杂化轨道的概念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间通过相互的混杂后，形成相同数量的几个能量与形状都相同的新轨道。,杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成键,C2H4(sp2杂化）,2、杂化轨道的类型,3、中心原子杂化方式的判断,(1)杂化轨道数 = 价层
3、电子对数,价层电子对数=中心原子孤对电子对数 中心原子结合的原子数,0+2=2,0+3=3,0+4=4,1+2=3,1+3=4,2+2=4,SP,SP2,SP3,SP2,SP3,SP3,直线形,平面三角形,正四面体形,V形,三角锥形,V形,练习：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间构型。 （1）CO2 （2）H2O （3）HCHO （4）HCN （5）SO3,a )中心原子价层电子总数等于中心A的价电子数加上配体 B 在成键过程中提供的电子数 。如 CCl 4 4 + 1 4 = 8,(2)杂化轨道数 = 中心原子价电子总数2 （不包括键）,b)氧族元素的原子做中心时，价
4、电子数为 6 。如 H2O 或 H2S 。做配体时，提供电子数为 0 。如 CO2,c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3 ：5+0 4+3=8 ， NH4 ： 5+1 4 -1= 8 。,3、中心原子杂化方式的判断,（4+0）2=2,（4+2+0）2=3,（4+4）2=4,（6+0）2=3,（5+3）2=4,（6+2）2=4,SP,SP2,SP3,SP2,SP3,SP3,直线形,平面三角形,正四面体形,V形,三角锥形,V形,配合物理论简介,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？,结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做
5、四水合铜离子，可表示为Cu(H2O) 42+。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予接受键”被称为配位键。,1、配位键：共用电子对由一个原子单方面提供给另一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊的共价键.,2、配位化合物：中心离子（或原子） 与配位体(某些分子或离子) 以配位键的形式结合而成的化合物。,可用AB表示 A表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体，常为N、O、P、S、卤素的原子或离子 B表示接受电子的原子，叫接受体，一般为过渡金属 形成配位键的条件：一个
6、原子提供孤对电子，另一原子提供空轨道,实验2-3,Fe 3+ +SCN Fe (SCN) 2+,硫氰酸根,血红色,例题一：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ANH3、H2O BNH4 + 、H3O+ CN2、HClO D Cu(NH3) 42+ 、PCI3,B,由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。,例题二：下列各种说法中错误的是（ ） A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。 B、配位键是一种特殊的共价键。 C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。 D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。,D,例题三：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电
7、子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。 (1)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O,配合物理论简介,一、配合物的组成,1. 中心离子或原子(也称形成体) 有空轨道,主要是一些过渡金属，如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金 属元素的离子；,或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，如NaBF4 中的B()、K2SiF6中的Si()和NH4PF6中的P()；,或是不带电荷的中性原子，如Ni(CO)4, Fe(CO)5中的Ni, Fe都是中性原子，,碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。,Cu(NH3)4SO4中，NH3
8、是配位体，N为配位原子。,2. 配位体和配位原子 有孤对电子,a. 单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子) 含氮配位体 NH3 , NCS - ;含硫配位体 SCN- ; 含卤素配位体 F- , Cl- , Br- , I- ; 含碳配位体 CN- , CO 含氧配位体 H2O, OH- ，羧酸，醇，醚等,b. 多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子)乙二胺 NH2一CH2一CH2一NH2 简写为en，乙二胺四乙酸根（EDTA）等。,3配位数 与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。,例：AlF63- 配位数6 、 Cu(NH3)4SO4 配位数4 、 Co(NH3)2(en)2(NO3
9、)3 配位数6,*中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高的配合物。,常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：中心离子的电荷：+1 +2 +3 +4常见的配位数： 2 4(或6) 6(或4) 6(或8),*中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越多， 配位数越大。,4. 配离子的电荷,配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。 如 K2PtCl4,配位化合物的命名,配位数配位体名称合中心离子(用罗马数字表示氧化数)， 用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名称之间用圆点“”分开。 阴离子次序为：简单离子复杂离子有机酸根离子。中性分子次序为：NH3H2O有机分子
10、。,1配位阴离子配合物-配位阴离子“酸”外界,2配位阳离子配合物 “某化某”或“某酸某”,3中性配合物,K2SiF6 六氟合硅()酸钾 KPtCl5(NH3) 五氯一氨合铂()酸钾,Co(NH3)6Br3 三溴化六氨合钴() Co(NH3)2(en)2(NO3)3 硝酸二氨二（乙二胺）合钴（）,PtCl2(NH3)2 二氯二氨合铂() Ni(CO)4 四羰基合镍(0),配合物的盐与复盐的比较,复盐, 能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾 KAl(SO4)212H2O、光卤石 KCl MgCl2 6H2O等，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子： KAl(SO4)212H2
11、O (溶于水) K+ +Al3+ 2SO42- +12 H2OKCl MgCl2 6H2O (溶于水) K+ +Mg2+ + 3Cl- + 6H2O,配合物盐，是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地存在着 含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子： Cu(NH3)4SO4H2O Cu(NH3)42+ + SO42- + H2O,1、颜色的改变 Fe3+ + n NCS- = Fe(NCS)n(n-3)-,2、溶解度的改变 AgCl HCl AgCl2- + H+AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl- Au + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO + 2H2O3
12、Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2PtCl6 + 4NO + 8H2O,形成配合物时性质的改变,实例分析： 试分析BeCl2分子的形成和空间构型。,Be原子的价层电子排布为2s2 。在形成BeCl2 分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排布变为为2s1 2px1 。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角为1800 的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过程可表示为：,理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp的键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。,实验测定：BeCl2分子中
13、有2个完全等同的BeCl键，键角为1800 ，分子的空间构型为直线。,实例分析： 试说明BF3分子的空间构型。,BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1 。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1 ，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化轨道。其形成过程可表示为：,理论分析：B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。,实验测定：BF3分子中有3个完全等同的B-F键，键角为1
14、200 ，分子的空间构型为平面三角形。,实例分析： 试解释CCl4分子的空间构型。,CCl4分子的中心原子是C，其价层电子组态为2s22px12py1。在形成CCl4分子的过程中，C原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子组态为2s12px12py12pz1，1个2s轨道和3个2p轨道进行sp3杂化，形成夹角均为109028的4个完全等同的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为,理论分析：C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个Cl原子含有单电子的2p轨道重叠，形成4个sp3-p的键。故CCl4 分子的空间构型是正四面体.,实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的C-Cl键，其分子的空间
15、构型为正四面体。,1价层电子对数 = 中心原子孤对电子对数 中心原子结合的原子数,(1)确定中心原子价层电子对数,用（VSEPR模型）推断分子或离子空间构型的步骤：,中心原子孤对电子对数1/2 (a - xb),2中心价层电子的总数 和 对数a )中心原子价层电子总数等于中心 A 的价电子数加 上配体 B 在成键过程中提供的电子数 。如 CCl 4 电子的总数：4 + 1 4 = 8 电子对数：8 2,b)氧族元素的原子做中心时，价电子数为 6 。如 H2O 或 H2S 。 做配体时，提供电子数为 0 。 如 CO2 电子的总数： 4 + 0 4 4 电子对数：4 2,c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3 5+0 4+3=8 ， NH4 5+1 4 1= 8 。,
