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1、选修三第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第第2 2课时课时1.1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成子结合形成CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2 ？C原子轨道排布图原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图原子轨道排布图1s1活动：请根据价层电子对互斥理论分活动：请根据价层电子对互斥理论分析析CHCH4 4的立体构型的立体构型按照我们已经学过的价键理论，甲烷的按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个个C H单键单键都应该是都应该是键，然而，碳原子的键，然而
2、，碳原子的4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3个相互垂直的个相互垂直的2p 轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4个氢原子的个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子的甲烷分子CC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sp3C C：2s2s2 22p2p2 2由由1 1个个s s轨道和轨道和3 3个个p p轨道混杂并重新组合成轨道混杂并重新组合成4 4个能量与形状个能量与形状完全相同的轨道。完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为我们把这种轨道称之为 spsp3 3杂化轨道。杂化轨
3、道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?10928四个四个H H原子分别以原子分别以4 4个个s s轨道与轨道与C C原子上的四个原子上的四个spsp3 3杂化轨道相互重叠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后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SPS-SP3 3键，从键，从而构成一个正四面体构型的分子。而构成一个正四面体构型的分子。三、杂化理论简介三、杂化理论简介1.1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类
4、型能量概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.2.要点：要点：（1 1）参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近）参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；能级组的轨道）；（2 2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，成的杂化轨道数目
5、；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；在成键时更有利于轨道间的重叠；（3 3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；spsp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x xy yz zx xy yz z z zx xy yz zx xy yz z180180每个每个spsp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 1/2 s s 轨道和轨道和1/2 1/2 p p 轨道的成分两个轨道间的夹
6、角为轨道的成分两个轨道间的夹角为180180，呈，呈直线形直线形 spsp 杂化：杂化：1 1个个s s 轨道与轨道与1 1个个p p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, , 形成形成2 2个个spsp杂化轨道。杂化轨道。180ClClBe例如：例如： Sp 杂化杂化 BeCl2分子的形成分子的形成Be原子：原子：1s22s2 没有单个电子，没有单个电子，spsp杂化杂化ClClsppxpxspsp2 2杂杂化轨道的形成过程化轨道的形成过程 x xy yz zx xy yz z z zx xy yz zx xy yz z120120 每个每个spsp2 2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有杂化
7、轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 1/3 s s 轨道和轨道和 2/3 2/3 p p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为轨道的成分，每两个轨道间的夹角为120120，呈平面三角形，呈平面三角形 spsp2 2杂化：杂化：1 1个个s s 轨道与轨道与2 2个个p p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, , 形成形成3 3个个spsp2 2 杂化轨道。杂化轨道。120120F FF FF FB B例如：例如： SpSp2 2 杂化杂化 BF BF3 3分子的形成分子的形成B B： 1s1s2 22s2s2 22p2p1 1没有没有3 3个成单电子个成单电子sp2sp2杂化spsp3 3杂杂
8、化轨道的形成过程化轨道的形成过程 x xy yz zx xy yz z z zx xy yz zx xy yz z1091092828 spsp3 3杂化：杂化：1 1个个s s 轨道与轨道与3 3个个p p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, ,形成形成4 4个个spsp3 3 杂化轨道。杂化轨道。 每个每个spsp3 3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/4 1/4 s s 轨道和轨道和 3/4 3/4 p p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为轨道的成分，每两个轨道间的夹角为109.5109.5，空间构型为正四面体型，空间构型为正四面体型例如：例如
9、： SpSp3 3 杂化杂化 CH CH4 4分子的形成分子的形成sp3C C：2s2s2 22p2p2 2其它杂化方式其它杂化方式 dspdsp2 2杂化、杂化、spsp3 3d d杂化、杂化、spsp3 3d d2 2杂化、杂化、d d2 2spsp3 3杂化、杂化、 spsp3 3d d2 2杂化杂化例如：例如：spsp3 3d d2 2杂化：杂化：SFSF6 6构型：四棱双锥构型：四棱双锥 正八面体正八面体 此类杂化一般是金属作为中心原子此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物用于形成配位化合物 3.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：sp3CHCH4 4原子轨原子轨道杂化道杂化等
10、性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。 杂化轨道杂化轨道 每个轨道的成分每个轨道的成分 轨道间夹角轨道间夹角( 键角键角) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928H H2 2O O原子轨道杂化原子轨道杂化O O原子：原子：2 2s s2 22 2p p4 4 有有2 2个单电子，个单电子，可形成可形成2 2个共价键，键角应当个共价键，键角应当是是9090，Why? Why? 2 2s s2 2p p2 2对孤对电子对孤对电子杂化杂化不等性杂化：参与杂化的各
11、原子轨不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对杂化轨道有孤电子对排斥力排斥力：孤电子对：孤电子对- -孤电子对孤电子对 孤电子对孤电子对- -成键电子对成键电子对 成键电成键电子对子对- -成键电子对成键电子对三、杂化理论简介三、杂化理论简介4.4.杂化类型判断：杂化类型判断：因为杂化轨道只能用于形成因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对，故有键或用来容纳孤电子对，故有杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPRVSEPR模型，然模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类
12、型。后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数杂化轨道数杂化轨道数= =中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数4.4.杂化类型判断：杂化类型判断：A A的价的价电电子子对对数数2 23 34 4A A的的杂杂化化轨轨道数道数杂杂化化类类型型A A的价的价电电子空子空间间构型构型A A的的杂杂化化轨轨道空道空间间构型构型ABmABm型分子或离子空间型分子或离子空间构型构型对于对于ABmABm型分子或离子，其中心原子型分子或离子，其中心原子A A的杂化轨道数恰好与的杂化轨道数恰好与A A的价电子对数相等。的价电
13、子对数相等。2 23 34 4spspspsp2 2spsp3 3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线形直线形平面三角平面三角形或形或V V形形正四面体三正四面体三角锥形或角锥形或V V形形例例1 1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物物质质价价电电子子对对数数中心原中心原子子杂杂化化轨轨道道类类型型杂杂化化轨轨道道/ /电电子子对对空空间间构型构型轨轨道道夹夹角角分子空分子空间间构型构型键键角角气气态态BeClBeCl2 2COCO2 2BFBF3 3CH
14、CH4 4NHNH4 4+ +H H2 2O ONHNH3 3PClPCl3 32 22 23 34 44 44 44 44 4spspspspspsp2 2spsp3 3直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体180180180180120120109.5109.5直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V V形形三角锥形三角锥形180180180180120120109.5109.5109.5109.5104.5104.5107.3107.3107.3107.3课堂练习课堂练习D D例例2、对、对SO2与与CO2说法正确的是（说法正确的是（ ） A都
15、是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构， CO2为直线形结构为直线形结构试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况 C C原子在形成乙烯分子时，碳原子的原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s2s轨道与轨道与2 2个个2p2p轨道发生杂轨道发生杂化，形成化，形成3 3个个spsp2 2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C C原子的原子的2 2个个spsp2 2杂化轨道分别与
16、杂化轨道分别与2 2个个H H原子的原子的1s1s轨道形成轨道形成2 2个相同的个相同的键，各自剩余的键，各自剩余的1 1个个spsp2 2杂化轨道相互形成一个杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂化键，各自没有杂化的的l l个个2p2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成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。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键和一个键构成。键构成。 C C原子在形成乙炔分子时发生原子在形成乙炔分子时发生spsp杂化，两个碳原子以杂化，两个碳原子以spsp杂化杂化轨道与氢原子的轨道与氢原子的1s1s轨道结合形成轨道结合形成键。各自剩余的键。各自剩余的1 1个个spsp杂化轨杂化轨道相互形成道相互形成1 1个个键，两个碳原子的未杂化键，两个碳原子的未杂化2p2p轨道分别在轨道分别在Y Y轴和轴和Z Z轴方向重叠形成轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。大大键键 C C6 6H H6 6 spsp2 2杂化杂化
