分子的空间构型第1课时PPT

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”,呈镜像对称形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70问题C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为109°28′）？2s2px2py2pz2s2px2py2pzC为了解决这一矛盾，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°28’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28′，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：等性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。SP2等性sp2杂化同一个原子的一个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°碳的sp2杂化轨道sp2杂化：三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。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杂化态键合直线形化合态ClBeCl180等性sp杂化碳的sp杂化轨道sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？C－Csp3sp2spC＝CC≡C1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.一般方法2杂化的分类:由原子轨道组合成一组简并杂化轨道的杂化过程称为等性杂化。完全由一组具有未成对电子的原子轨道或空轨道参与的杂化都是等性杂化。如果杂化后所得到的一组杂化轨道并不完全简并，则称为不等性杂化。有孤对电子参与的杂化都是不等性杂化。应该指出，等性杂化并不表示形成的共价键等同。例如，CHCl3为变形四面体，分子中三个键与键并不等同，但C采取的杂化方式仍是sp3等性杂化。CClCH基态N的最外层电子构型为2s22p3，在H影响下，N的一个2s轨道和三个2p轨道进行sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3杂化轨道被孤对电子所占据。N用三个各含一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与三个H的1s轨道重叠，形成三个键。由于孤对电子的电子云密集在N的周围，对三个键的电子云有比较大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此NH3的空间构型为三角锥形。10718'NHNHNHNH3的空间构型基态O的最外层电子构型为2s22p4，在H的影响下，O采用sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。O用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H的1s轨道重叠，形成两个键。由于O的两对孤对电子对两个键的成键电子有更大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此H2O的空间构型为角型。10445'OHOHOH的空间构型2HO杂化类型spsp2sp3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锥形角形实例BeCl2BF3CCl4NH3H2O键角180°120°10718'10445'10928'00012几种常见的杂化轨道类型共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。价层电子对互斥理论3、确定分子空间构型的简易方法：利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤如下：（1）确定中心原子的价层电子对数：价层电子对数＝（中心原子的价电子数＋配位原子提供的电子数±离子电荷数)/2•式中：中心原子的价电子数=主族序数•例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8•配位原子提供的价电子数：•H与卤素：1，O与S为0N原子做配位原子时为-1•当中心原子的价电子数为奇数时要加1•例如：SO42-VP=(6+0+2)/2=4价层电子对数23456电子对排布方式直线形平面三角形四面体三角锥八面体二、价层电子对互斥理论的应用实例在CH4中，C有4个电子，4个H提供4个电子，C的价层电子总数为8个，价层电子对为4对。C的价层电子对的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对，因此CH4的空间构型为正四面体。（一）CH4的空间构型（二）的空间构型在中，Cl有7个价电子，不提供电子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为个，价层电子对为4对。Cl的价层电子对的排布为四面体，四面体的3个顶角被3个O占据，余下的一个顶角被孤对电子占据，因此为三角锥形。3ClO3ClO3ClO8O（三）PCl5的空间构型在PCl5中，P有5个价电子，5个Cl分别提供1个电子，中心原子共有5对价层电子对，价层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此PCl5的空间构型为三角双锥形。利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型。中心原子的价层电子对的排布和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20AB2直线形HgCl230AB321AB2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40AB431AB322AB2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3I体5三角双锥50AB541AB432AB323AB2三角双锥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4ICl6八面体60AB651AB542AB4正八面体SF6四方锥形IF5平面正方1、写出HCN分子和CH2O分子的结构式。2．对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测。3．写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。直线形平面三角形sp杂化sp2杂化2个π键1个π键1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4B2、对SO2与CO2说法正确的是()A.都是直线形结构B.中心原子都采取sp杂化轨道C.S原子和C原子上都没有孤对电子D.SO2为V形结构，CO2为直线形结构D3、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)PCl3(2)BCl3(3)CS2