《共价键与分子的空间构型第一课时ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《共价键与分子的空间构型第一课时ppt课件（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2节节 共价键与分子的空间构型共价键与分子的空间构型109.51一、一些典型分子的空间构型一、一些典型分子的空间构型O2HClH2OCO22C2H2CH2OCOCl2NH3P43CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH4C60C20C40C705甲烷的甲烷的4 4个个C C H H单键都应该是单键都应该是键，然而，碳键，然而，碳原子的原子的4 4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3 3个相互垂直的个相互垂直的2p2p轨轨道和道和1 1个球形的个球形的2s2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4 4个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的原子轨道重叠，
2、不可能得到正四面体构型的甲烷分子。？甲烷分子。？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，碳原子价电子碳原子价电子: : 2S22P2思思考考6 杂化轨道理论杂化轨道理论杂化：杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件 影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化.杂化轨道：杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等杂化结果：等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键重新分配能量和空间方向，
3、组成数目相等成键能力更强的原子轨道能力更强的原子轨道杂化轨道用于杂化轨道用于:容纳容纳键电子和孤对电子键电子和孤对电子71.sp1.sp3 3 杂化杂化C的基态的基态例例：CH4分子形成分子形成2s2p2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH109.5 同一个原子的一个同一个原子的一个 ns 轨道与三个轨道与三个 np 轨道进行轨道进行杂化组合为杂化组合为 sp3 杂化轨道。杂化轨道。sp3 杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角是是 109.5 ,分子的几何构型为正四面体形。分子的几何构型为正四面体形。8 由由1 1个个s s轨道和轨道和3 3个个p p轨道轨道混杂混
4、杂并重新组合并重新组合成成4 4个能量与形状完全相同的轨道。个能量与形状完全相同的轨道。我们把这我们把这种轨道称之为种轨道称之为 spsp3 3杂化轨道。杂化轨道。9 为为了了四四个个杂杂化化轨轨道道在在空空间间尽尽可可能能远远离离，使使轨轨道道间间的的排排斥斥最最小小，4 4个个杂杂化化轨轨道道的的伸伸展展方方向向分分别别指指向向正正四四面面体体的的四四个个顶顶点点。10 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上原子上的四个的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，键，形
5、成一个正四面体构型的分子。形成一个正四面体构型的分子。 109.511 形形成成分分子子时时，由由于于原原子子间间的的相相互互作作用用，使使同同一一原原子子内内部部能能量量相相近近的的不不同同类类型型原原子子轨轨道道重重新新组组合合形形成成的的一一组组新新的的能能量量相相同同的的杂杂化化轨轨道道。有有多多少少个个原原子子轨轨道道发发生生杂化就形成杂化就形成多少个杂化轨道多少个杂化轨道。12 杂化轨道的电子云一头大，杂化轨道的电子云一头大，一头小，一头小，成键时利用大的一头，成键时利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大可以使电子云重叠程度更大，从，从而形成稳定的化学键。即而形成稳定的化学键。即杂
6、化轨杂化轨道增强了成键能力道增强了成键能力。 13 杂化轨道之间在空间取杂化轨道之间在空间取最大最大夹角夹角分布，使相互间的分布，使相互间的排斥能最排斥能最小小，故形成的键较稳定。不同类，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间夹角不同，成型的杂化轨道之间夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的键后所形成的分子就具有不同的空间构型。空间构型。 142. sp 杂化杂化 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一杂化成新轨道；一个个 s 轨道和一个轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新轨道杂化组合成两个新的的 sp 杂化轨道。杂化轨道。例：例： BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pB
7、e基态基态2s2p激发态激发态杂化杂化键合键合直线形直线形sp杂化态杂化态直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180 153.sp3.sp2 2 杂化杂化sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型度，分子的几何构型为平面正三角形为平面正三角形2s2pB的基态的基态2s2p激发态激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BF FFFBF1200F16杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道1个s + 1个p1个s + 2个p1个s + 3个p杂化轨道数2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角180o120o109.5
8、o空间构型直 线正三角形正四面体实 例BeCl2，C2H2BF3, BCl3CH4，CCl4sp型的三种杂化17杂化轨道理论解释杂化轨道理论解释乙烯乙烯分子的结构：分子的结构：C为为sp2杂化，杂化，有一个有一个2p轨道未轨道未参与杂化，参与杂化， 2s轨道与另外两轨道与另外两个个2p轨道发生杂化，形成三个轨道发生杂化，形成三个相同的相同的sp2杂化轨道。三个杂化轨道。三个sp2杂化轨道分别指向杂化轨道分别指向平面三角形平面三角形的三个顶点。的三个顶点。杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角为为120。C- C (p-p)键键 C-C (sp2-sp2 ) 键键; C-H(sp2-s ) 键键2p2s杂
9、化杂化18C为为sp杂化，杂化，有两个有两个2p轨轨道未参与杂化，道未参与杂化，只是只是2s轨轨道与一个道与一个2p轨道发生杂化，轨道发生杂化，形成两个相同的形成两个相同的sp杂化轨杂化轨道。两个道。两个sp杂化轨道在空杂化轨道在空间是间是直线形直线形分布。分布。杂化轨道理论解释杂化轨道理论解释乙炔乙炔分子的结构：分子的结构：C-C(p-p)键键 C-C (sp-sp ) 键键; C-H (sp-s ) 键键2s2p杂化杂化19杂化轨道理论解释杂化轨道理论解释苯苯分子的结构：分子的结构：C为为sp2杂化杂化所有原子（所有原子（12个）处于同一平面个）处于同一平面分子中分子中6个碳原子未杂化的个
10、碳原子未杂化的2p轨道轨道上的未成对电子肩并肩重叠形成上的未成对电子肩并肩重叠形成了一个闭合的、环状的了一个闭合的、环状的大大键键形成的形成的电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )20 总结：如何判断一个化合物的总结：如何判断一个化合物的中心中心原子的原子的杂化类型？杂化类型？一看一看 分子的空间构型，如果是直线型，则是分子的空间构型，如果是直线型，则是sp杂杂化；如果是平面三角形，
11、则是化；如果是平面三角形，则是sp2杂化；如果是正杂化；如果是正四面体型，则是四面体型，则是sp3杂化。杂化。 二看二看 中心中心碳原子碳原子有没有形成双键或叁键，如果有有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有个叁键，则其中有2个是个是键，用去了键，用去了2个个p轨道，轨道，所以形成的是所以形成的是sp杂化；如果有杂化；如果有1个双键则其中有个双键则其中有1个个键，用去了键，用去了1个个p轨道，所以形成的是轨道，所以形成的是sp2杂化；杂化；如果全部是单键，则形成的是如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。杂化。21 氮原子的价电子排布式为氮原子的价电子排布式为2s22p3，三个，三个2p
12、轨道各有一个未成轨道各有一个未成对电子，可分别与一个对电子，可分别与一个H原子的原子的1s电电子形成一个子形成一个键，不须杂化。但实事键，不须杂化。但实事是：是：N形成了四个形成了四个sp3杂化轨道，且杂化轨道，且键角是键角是107.30，空间构型为三角锥，空间构型为三角锥形，怎么解释？形，怎么解释？22 在在形形成成氨氨气气时时，N 的的2s轨轨道道和和2p 轨轨道道发发生生了了sp3杂杂化化，形形成成四四个个sp3 杂杂化化轨轨道道，成成正正四四面面体体型型。其其中中三三个个sp3杂杂化化轨轨道道中中各各有有一一个个未未成成对对电电子子，另另一一个个sp3 杂杂化化轨轨道道已已有有两两个个
13、电电子子（孤孤对对电电子子），不不再再成成键键。 化化合合时时，N的的sp3 杂杂化化轨轨道道与与H 的的1s 轨轨道道重重叠叠，形形成成三三个个键键。由由于于孤孤对对电电子子的的电电子子云云密密集集在在N 的的周周围围，对对三三个个成成键键的的电电子子对对有有比比较较大大的的排排斥斥作作用用，使使 键键之之间间的键角被压缩，因此的键角被压缩，因此 NH3 的空间构型为三角锥形。的空间构型为三角锥形。2324请判断下列分子请判断下列分子价电子对数、中心原子杂价电子对数、中心原子杂化轨道类型以及分子的空间构型。化轨道类型以及分子的空间构型。分子分子BeCl2BF3CH4CO2NH3H2O价电子价
14、电子对数对数杂化轨杂化轨道类型道类型空间空间构型构型234244spsp2sp3spsp3sp3平面三平面三角形角形直线形直线形正四面正四面体形体形直线形直线形三角三角锥形锥形V形形25 对对ABABm m型分子或离子（型分子或离子（A A是中心原子，是中心原子，B B是是配位原子），中心原子配位原子），中心原子A A价电子对价电子对（包括成键（包括成键电子对和孤电子对）之间存在排斥力，将使电子对和孤电子对）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的对称位置上，分子中的原子处于尽可能远的对称位置上，以使各原子之间斥力最小，分子体系能量最以使各原子之间斥力最小，分子体系能量最低。低。价电子对
15、互斥理论价电子对互斥理论4、确定分子空间构型的简易方法：、确定分子空间构型的简易方法：26 利用价电子对互斥理论预测分子或离子的利用价电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型：空间构型：m+nm+n（配位原子数（配位原子数m m 中心原子的孤对电子对中心原子的孤对电子对n)n) 中心原子的孤电子对数中心原子的孤电子对数n=P44页页 例：例：SO42- 孤电子对数孤电子对数 n=(6+2-24)/2=0 配位原子数配位原子数m=4 m+n=4 sp3杂化杂化 正四面体形正四面体形SOSO3 3 n=(6-2n=(6-23)/2=0 m=3 m+n=3 sp2杂化杂化 平面正三角形平面正三角形27
16、H H2 2S SCHClCHCl3 3SOSO3 3SOSO2 2CHClCHCl3 3PClPCl3 3NONO3 3- -SOSO4 42-2-配位原配位原子数子数(m)(m)孤孤电子子对数数(n)(n)中心原子中心原子杂化化类型型分子空分子空间构型构型【学以致用学以致用】 22SP3V型型40SP3四面四面体型体型30SP2正三正三角形角形21SP2V型型40SP3四面四面体型体型31SP3三角三角锥形锥形30SP2正三正三角形角形40SP3正四正四面体面体型型28分子分子或离子或离子配位原子数配位原子数孤电子孤电子对数对数杂化方式杂化方式VSEPRVSEPR模型名称模型名称分子或离子
17、立分子或离子立体构型体构型H H2 2O O NHNH2 2NHNH3 3 H H3 3O O+ +CHCH4 4NHNH4 4+ +SiClSiCl4 4SOSO4 42 2POPO4 43 3CHClCHCl3 3 29分子分子或离子或离子配位原子数配位原子数孤电子孤电子对数对数杂化方式杂化方式VSEPRVSEPR模型名称模型名称分子或离子立分子或离子立体构型体构型H H2 2O O2 22 2SPSP3 3正四面体正四面体V V形形NHNH2 22 22 2SPSP3 3正四面体正四面体V V形形NHNH3 33 31 1SPSP3 3正四面体正四面体三角锥形三角锥形H H3 3O O+
18、 +3 31 1SPSP3 3正四面体正四面体三角锥形三角锥形CHCH4 44 40 0SPSP3 3正四面体正四面体正四面体形正四面体形NHNH4 4+ +4 40 0SPSP3 3正四面体正四面体正四面体形正四面体形SiClSiCl4 44 40 0SPSP3 3正四面体正四面体正四面体形正四面体形SOSO4 42 24 40 0SPSP3 3正四面体正四面体正四面体形正四面体形POPO4 43 34 40 0SPSP3 3正四面体正四面体正四面体形正四面体形CHClCHCl3 34 40 0SPSP3 3正四面体正四面体四面体形四面体形30分子分子或离子或离子配位原子数配位原子数孤电子孤
19、电子对数对数杂化方式杂化方式VSEPRVSEPR模型名称模型名称分子或离子立分子或离子立体构型体构型SOSO2 2 BFBF3 3 SOSO3 3COCO3 32 2NONO3 3NONO2 2COCO2 2 BeClBeCl2 2HCN 31分子分子或离子或离子配位原子配位原子数数孤电子孤电子对数对数杂化方式杂化方式VSEPRVSEPR模型名称模型名称分子或离子分子或离子体构型体构型SOSO2 22 21 1SPSP2 2平面三角平面三角形形V V形形BFBF3 3 3 30 0SPSP2 2平面三角平面三角形形平面三角形平面三角形SOSO3 33 30 0SPSP2 2平面三角平面三角形形
20、平面三角形平面三角形COCO3 32 23 30 0SPSP2 2平面三角平面三角形形平面三角形平面三角形NONO3 33 30 0SPSP2 2平面三角平面三角形形平面三角形平面三角形NONO2 22 21 1SPSP2 2平面三角平面三角形形V V形形COCO2 22 20 0SPSP直线形直线形直线形直线形 BeClBeCl2 22 20 0SPSP直线形直线形直线形直线形HCN2 20 0SPSP直线形直线形直线形直线形32 化学通式相同且价电子总数相等的分化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子称为子或离子称为等电子体。等电子体。它们具有相同的空它们具有相同的空间构型和相同的化学键类
21、型。间构型和相同的化学键类型。 如：如：SiCl4、SiO44-与与SO42- 具有相同价电子总数和相同原子数的分具有相同价电子总数和相同原子数的分子或离子也是等电子体。子或离子也是等电子体。如：如：CO与与N2等电子体原理等电子体原理33具有具有相同的通式相同的通式ABmABm，而且，而且价电子总数和原子数目价电子总数和原子数目相等相等的分子或离子具有相同的结构特征的分子或离子具有相同的结构特征, ,这个原理称为这个原理称为“等电子体原理等电子体原理”。这里的。这里的“结构特征结构特征”的概念既的概念既包包括分子的立体结构，又包括化学键的类型括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并，但
22、键角并不一定相等，除非键角为不一定相等，除非键角为180180 或或9090 等特定的角度。等特定的角度。（1 1）COCO2 2、SCNSCN、NONO2 2+ +、N N3 3具有相同的通式具有相同的通式AXAX2 2，价电子总数，价电子总数1616，具有相同的结构，具有相同的结构直线型分子，中直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取心原子上没有孤对电子而取spsp杂化轨道，形成直线形，杂化轨道，形成直线形，键角为键角为180180 。34（2 2）COCO3 32 2、NONO3 3、SOSO3 3等离子或分子具有相同等离子或分子具有相同的通式的通式AXAX3 3, ,总价电子数总价电子数
23、2424，有相同的结构，有相同的结构平平面三角形分子面三角形分子, ,中心原子上没有孤对电子而取中心原子上没有孤对电子而取spsp2 2杂化杂化轨道形成分子。轨道形成分子。（3 3）SOSO2 2、O O3 3、NONO2 2等离子或分子，通式等离子或分子，通式AXAX2 2，1818电子结构，中心原子取电子结构，中心原子取spsp2 2杂化形式，杂化形式，VSEPRVSEPR理理想模型为平面三角形，中心原子上有想模型为平面三角形，中心原子上有1 1对孤对电子，对孤对电子，分子立体结构为分子立体结构为V V型。型。35（4 4）SOSO4 42 2、POPO4 43 3等离子具有等离子具有AXAX4 4的通式的通式, ,总价电总价电子数子数3232，配位原子有，配位原子有4 4个个 ，无孤对电子，故取，无孤对电子，故取spsp3 3杂杂化形式，呈正四面体立体结构；化形式，呈正四面体立体结构； （5 5）POPO3 33 3、SOSO3 32 2、ClOClO3 3等离子具有等离子具有AXAX3 3的通式，的通式，总价电子数总价电子数2626，配位原子有，配位原子有3 3个个 ，有，有1 1对孤对电子，对孤对电子，中心原子采取中心原子采取spsp3 3杂化形式，分子立体结构为三角杂化形式，分子立体结构为三角锥体锥体36
