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1、第第2 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109.5 复习回顾复习回顾 共价键共价键键键键键键参数键参数键能键能键长键长键角键角衡量化学键的强弱衡量化学键的强弱描述分子的立体结构的重要因素描述分子的立体结构的重要因素成键方式成键方式 “头碰头头碰头”,呈轴对称呈轴对称成键方式成键方式 “肩并肩肩并肩”,呈镜像对称呈镜像对称形形色色的分子形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C702s 2px 2py 2pz 2s 2p 2s 2px x 2p 2py y 2p 2
2、pz z C分子式为什么是分子式为什么是CH4，而不是，而不是CH2或或CH3？CH4分子为什么具有正分子为什么具有正四面体的空间构型？四面体的空间构型？一一.杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH109.5激发激发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，夹夹角角109 28，表表示示这这4
3、个个轨轨道是由道是由1个个s轨道和轨道和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：1.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。sp3杂化：杂化：三个夹角为三个夹角为109 28 的正的正四面体型形杂化轨道四面体型形杂化轨道。 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
4、轨道道间间的的夹夹角角是是120，分分子子的的几几何构型为平面正三角形。何构型为平面正三角形。2s2pB的基态的基态2p2s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B FFF激发激发1202.等性等性sp2 杂化杂化碳的碳的sp2杂化化轨道道sp2杂化：杂化：三三个个夹夹角角为为120的的平平面面三三角形杂化轨道角形杂化轨道。CH2 CH2的的结构构C6H6的的结构构 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 轨轨道道和和一一个个 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
5、激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激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合态化合态Cl Be Cl180 3.等性等性sp 杂化杂化碳的碳的sp杂化化轨道道sp杂化：杂化：夹夹角角为为180的的直直线线形形杂杂化化轨道。轨道。CH CH的的结构构4.不等性不等性 杂化杂化4.不等性不等性 杂化杂化饱和碳饱和碳sp3sp2sp双键碳双键碳叁键碳叁键碳4.判断判断 杂化杂化中心原子杂化类型的方法中心原子杂化类型的方法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 1个个叁叁键键，则则其其中中有有2 2个个键键，用用去去了了2 2个个p
6、 p轨轨道道，形形成成的的是是spsp杂杂化化；如如果果有有1 1个个双双键键则则其其中中有有1 1个个键键，形形成成的的是是spsp2 2杂杂化化；如如果果全全部部是单键，则形成的是是单键，则形成的是spsp3 3杂化。杂化。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1、写出、写出HCN分子和分子和CH2O分子的分子的结构式。构式。2对HCN分子和分子和CH2O分子的立体分子的立体结构构进行行预测。 3分析分析HCN分子和分子和CH2O分子中的分子中的键。4写出写出HCN分子和分子和CH2O分子的中心原子的分子的中心原子的杂化化类型。型。直直线
7、形形 平面三角形平面三角形sp杂化化 sp2杂化化2个个键1个个键H-CNH-C=O | H价价层电子对互斥理论层电子对互斥理论（1）确定中心原子的价层电子对数）确定中心原子的价层电子对数(VP)：式中：中心原子的价电子数式中：中心原子的价电子数=主族序数主族序数 例如：例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：，稀有气体：8配位原子提供的价电子数：配位原子提供的价电子数： H与卤素为与卤素为1，O与与S为为0 ，N为为-1例如：例如：SO42- VP=(6+0+2)/2=4当中心原子的价电子数为奇数时要加当中心原子的价电子数为奇数时要加1 VP =中心原子的价电子数中心原子的价
8、电子数+配体提供的电配体提供的电子数子数电荷数电荷数2 （2）分子分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥相互排斥作用作用,而趋向尽可能而趋向尽可能远离远离以以减小斥力减小斥力而采取而采取对称对称的空的空间构型间构型。其中。其中孤孤电子对间的斥力较大。电子对间的斥力较大。价价层电子对互斥理论层电子对互斥理论 价层电子对数价层电子对数 23456电子对电子对排布方式排布方式直线形直线形 平面三角形平面三角形 四面体四面体 三角锥三角锥 八面体八面体价层电子对互斥理论的应用实例价层电子对互斥理论的应用实例 在在CH4 中，中，C 有有4个个电
9、子，子，4个个H 提供提供4个个电子，子，C 的价的价层电子子总数数为8个，价个，价层电子子对为4对 。C 的价的价层电子子对的排布的排布为正四面体，由于价正四面体，由于价层电子子对全部是成全部是成键电子子对，因此因此 CH4 的空的空间构型构型为正四面体。正四面体。（一）（一） CH4 的空间构型的空间构型（二）（二） 的空间构型的空间构型 在在 中，中，Cl 有有7个价个价电子，子，O不提供不提供电子，再加子，再加上得到的上得到的1个个电子，价子，价层电子子总数数为8个，价个，价层电子子对为4对。Cl的价的价层电子子对的排布的排布为四面体，四面体的四面体，四面体的 3 个个顶角被角被3个个
10、O占据，余下的一个占据，余下的一个顶角被孤角被孤对电子占据，子占据，因此因此 为三角三角锥形。形。（三）（三） PCl5 的空间构型的空间构型 在在 PCl5 中中，P 有有5个个价价电子子，5 个个Cl分分别提提供供1个个电子子，中中心心原原子子共共有有5对价价层电子子对，价价层电子子对的的空空间排排布布方方式式为三三角角双双锥，由由于于中中心心原原子子的的价价层电子子对全全部部是是成成键电子子对，因此，因此PCl5 的空的空间构型构型为三角双三角双锥形。形。杂化类型 sp sp2sp3杂化轨道排布 直线形 三角形 四 面 体杂化轨道中孤对电子数 分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角
11、锥 角 形 实 例 BeCl2BF3CCl4NH3H2O键 角 180 120 0 0 0 1 2几种常见的杂化轨道类型几种常见的杂化轨道类型二、分子构型与分子性质二、分子构型与分子性质极极 性性 分分 子子：分子中正负电荷中心不重合，从整个：分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来电荷的分布是不均匀的，不对称的，分子来电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子。这样的分子为极性分子。极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子非极性分子：非极性分子：分子中正负电荷中心重合，从整个分分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，这样
12、的分子为极性分子。这样的分子为极性分子。键的极性与分子的极性的区别与联系键的极性与分子的极性的区别与联系概念概念键的极性键的极性分子的极性分子的极性含义含义决定因素决定因素联系联系说明说明极性键和非极性键极性键和非极性键是否由同种元素原子形成是否由同种元素原子形成极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子分子构型和键的极性分子构型和键的极性1. 以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；2. 以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；3. 以极性键结合的多原子分子，是否是极性分子，以极性键结合的多原子分子，是否是极性
13、分子，由该分子的空间构型决定。由该分子的空间构型决定。键有极性，分子不一定有极性。键有极性，分子不一定有极性。常见分子的构型及其分子的极性（一）常见分子的构型及其分子的极性（一）类型类型实例实例结构结构键极性键极性分子极性分子极性形状形状X X2 2型型H H2 2非极性非极性键键非极性分非极性分子子直线型直线型N N2 2非极性非极性键键非极性分非极性分子子直线型直线型常见分子的构型及其分子的极性（二）常见分子的构型及其分子的极性（二）类型类型实例实例结构结构键极性键极性分子极性分子极性形状形状XYXY型型HFHF极性键极性键极性分子极性分子直线型直线型NONO极性键极性键极性分子极性分子直
14、线型直线型类型类型实例实例结构结构键极性键极性分子极性分子极性形状形状X X2 2Y Y型型COCO2 2极性键极性键非极性分非极性分子子直线型直线型SOSO2 2极性键极性键极性分子极性分子角型角型H H2 2O O极性键极性键极性分子极性分子角型角型H H2 2S S极性键极性键极性分子极性分子角型角型常见分子的构型及其分子的极性（三）常见分子的构型及其分子的极性（三）常见分子的构型及其分子的极性（四）常见分子的构型及其分子的极性（四）类型类型实例实例结构结构键极性键极性分子极性分子极性形状形状XYXY3 3型型BFBF3 3极性键极性键非极性分非极性分子子直直平面平面三角型三角型NHNH
15、3 3极性键极性键极性分子极性分子三角锥三角锥型型类型类型实例实例结构结构键极性键极性分子极性分子极性形状形状XYXY4 4型型CHCH4 4极性键极性键非极性分非极性分子子正四面正四面体型体型CClCCl4 4极性键极性键非极性分非极性分子子正四面正四面体型体型常见分子的构型及其分子的极性（五）常见分子的构型及其分子的极性（五）相似相溶相似相溶相似相溶相似相溶极性分子易溶于极性溶剂中；极性分子易溶于极性溶剂中；非极性分子易溶于非极性溶剂中。非极性分子易溶于非极性溶剂中。例如：碘（非极性分子）易溶于四氯化碳（非极性例如：碘（非极性分子）易溶于四氯化碳（非极性分子），但是在水（极性分子）中溶解度
16、很小。分子），但是在水（极性分子）中溶解度很小。小结小结化学键化学键离子键离子键共价键共价键非极性键非极性键极性键极性键极性分子极性分子非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子练习练习1. 下列化学键中，都属于极性共价键的是：下列化学键中，都属于极性共价键的是： A. 共价化合物中的化学键共价化合物中的化学键 B. 离子化合物中的共价键离子化合物中的共价键 C. 同种元素原子间的共价键同种元素原子间的共价键 D. 不同元素原子间的共价键不同元素原子间的共价键2. X、Y、Z是三种常见的短周期元素，可以形成是三种常见的短周期元素，可以形成XY2、Z2Y、XY3、 Z2Y2、Z2X等化合物，已知等
17、化合物，已知Y的离子和的离子和Z的离子有相的离子有相同的电子层结同的电子层结 构，构，X离子比离子比Y离子多离子多1个电子层。个电子层。 （1）X离子符号为离子符号为_ （2）Z2Y对应水化物的碱性比对应水化物的碱性比LiOH_ （3）Z2X属于属于_（共价或离子）化合物，它与氯水反（共价或离子）化合物，它与氯水反应的应的 化学方程式为化学方程式为_ （4）Z2Y2中含有中含有_ 键和键和_键，它溶于水键，它溶于水时发生反应的化学方程式为时发生反应的化学方程式为_S2强强离子离子Na2S Cl22NaCl S离子离子非极性共价非极性共价2Na2O2 2H2O4NaOH O2中心原子的价层电子对
18、的排布和 ABn 型共价分子的构型价层电子对排布 成键电子对数孤对电子对数分子类型 电子对的排布方式 分子构型 实 例直线形 23平面三角形2 0 AB2直线形HgCl23 0 AB32 1 AB2价层电子对数平面三角形 BF3角形PbCl2价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布分子构型 实 例布方式 4四面体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体 CH4三角锥形 NH3角形H2O价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例布布方式体5三角双锥50 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2三角双锥 PCl5变形四面 SF4T形 ClF3直线形价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例布布方式形6八面体60 AB651 AB542 AB4正八面体 SF6四方锥形IF5平面正方
