专题4:分子空间结构与物质性质第一课时 分子的构型复习回顾共价键σ键π键键参数键能键长键角衡量化学键的强弱描述分子的立体结构的重要因素成键方式 “头碰头”,呈轴对称成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称1、S原子与H原子结合为什么形成 H2S分子，而不是H3S或H4S？2、C原子与H原子结合形成的是 CH4分子？而不是CH2或CH3？CH4 分子 为什么具有正四面体的空间构型？一、分子的空间构型为了解释CH4等空间模型，鲍林提出了杂化轨道理论，1.杂化轨道理论简介2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH109.5°激发它的要点是：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个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109.5 ，表示 这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：sp3杂化轨道特点：四个sp3轨 道在空间均匀分布，轨道间夹 角109.5°sp3 杂化原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。
杂化及杂化轨道：指不同类型能量相近的原子轨道，在形 成分子的成键过程中重新组合成一系列能量 相等的新的轨道这种轨道重新组合的过程 叫杂化，所形成的新轨道称为杂化轨道③杂化轨道的形状和伸展方向与单纯的s轨道和p 轨道一样吗？如果不一样，成键能力如何变化？注意：①是否所有的原子轨道都能发生杂化？②杂化前后原子轨道数发生变化了没有？只有能量相近的原子轨道才能发生杂化杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨 道的数目相等杂化轨道的电子云形状一头大，一头小 杂化轨道增强了成键能力1954年获诺贝尔化学奖，1962年获诺贝尔和平奖①BF3是平面三角形构型， 分子中键角均为120o；气 态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o 试 用杂化轨道理论加以说明②用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行 杂化组合为 sp2 杂化轨道sp2 杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2 杂化态BF3分子形成BFFF激发120°Sp2杂化轨道特点：3个sp2杂 化轨道在一个平面内均匀分 布，轨道间夹角120°2、杂化轨道类型⑴sp3杂化⑵sp2杂化同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道 和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态⑶sp杂化sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上 ，轨道间夹角180°Cl Be Cl180分类参与杂化的轨道种类、数目及用 轨道表示式的杂化过程 形成杂化轨道 及其上面的未 成对电子数 形成的杂 化轨道的 伸展方向 轨道间 的夹角 sp3 杂化 1个s轨道和3个p轨道杂化4 每个杂化轨道 上有1个未成 对电子 指向正四 面体的4个 顶点 均为 109.5° sp2 杂化 1个s轨道和2个p轨道杂化3 每个杂化轨 道上有1个 未成对电子 指向平面 正三角性 的3个顶 点 均为 120°sp杂 化 1个s轨道和1个p轨道杂化2 每个杂化轨 道上有1个 未成对电子 指向直线 的两个方 向 均为 180° 2s2psp3 杂化2s2psp2杂化杂化2s2pspC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σ键，各自剩 余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ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π键。
所以，在乙烯分子中双键由一 个σ键和一个π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 σ键各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ 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π键所以乙炔分子中碳原子间以 叁键相结合注：杂化轨道一般形成σ键，π键是由没有杂 化的p轨道形成NH3H2O如果分子中存在孤电子对,由于孤电子对比成键电子 对更靠近原子核,它对相邻成键电子对的排斥作用较大,因 而使相应的角度变小因此NH3分子中H-N-H的键角为 107.3°, H2O分子中H-O-H的键角为104.5°, CH4分子中H-C -H的键角为109.5°HNH107.3ο=Ðο104.5HOH =ÐNH3H2O杂化类型参加杂化的 轨道 杂化轨道数分子空间构型实 例中心原子s+ps+(2)ps+(3)p243四面体Be(ⅡA)B(ⅢA)C,SiN,P O,Sspsp2sp3小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道间 的夹角直线形三角形三角锥V型109.5° '10990. 5q二、确定分子空间构型的 简易方法1、方法注：⑴价电子对数：包括成键电子对和孤电子对。
⑵中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数 ⑶配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧 原子和硫原子按不提供价电子计算一）由分子的价电子对数判断 (适用于ABm型分子：A是中心原子，B是配位原子)中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×mn=22、举例：价电电子 对对数成键电键电 子对对数孤电电子 对对数分子构型实实例220直线线BeCl2\CO2330平面三角形BF3440正四面体CH4\CCl431三角锥锥NH3 22V形H2O（二）等电子原理1、原理：具有相同价电子数和相同原子数的分 子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为“ 等电子原理”2、应用：⑴判断一些简单分子或离子的立体构型⑵制造新材料等方面也有重要应用练习: 1.根据“等电子原理”,仅有第二周期元素组成的共价分子 中,互为等电子体的有: 和 ; 和 .2.根据等电子原理,下列分子的结构最相似的是( )A.CH4 B.CO2 C.NH4+ D. H2O小结:1.杂化的类型2.价电子对数的计算方法3.等电子原理A、CCON2CO2N2O阅读课本65页[实验1] 在培养皿中加入少量四氯化碳,用滴管滴入 一滴水(也可滴一滴加过红墨水的水)于培养皿中,将摩 擦带电的玻璃棒或塑料棒接近水滴,观察水滴的运动。
[实验2] 在盛有案可2 mL水的试管中加入一小粒固 体碘,振荡,观察其溶解情况再向上述试管中加入1 mL四氯化碳,振荡比较碘在水中和四氯化碳中的溶 解情况从上述实验中,你能得到哪些信息？你能试着解 释产生不同实验相象的原因吗?。