分子的空间构型

专题四分子空间结构与物质性质第一单元分子构型与物质的性质分子的空间构型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’激发在同一个原子中能量相近的不同类型的几个原子轨道（S、P…）可以相互叠加而组成同等数目的能量完全相等的杂化原子轨道—杂化轨道理论杂化轨道类型sp2杂化sp杂化sp3杂化杂化轨道夹角杂化轨道空间取向180º120º109.5º直线正四面体平面三角形2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成过程BFFF激发120°思考BeCl2分子形成过程激发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思考请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况?思考用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？【例题选讲】例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。乙烯中碳以sp2杂化，C=C中一个σ和一个π乙炔中碳以sp杂化，C=C中一个σ和两个π例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构CCCCCCHHHHHH石墨晶体苯的结构sp2杂化sp2杂化SP型的三种杂化杂化类型SPSP2SP3参与杂化的原子轨道杂化轨道数杂化轨道间夹角空间构型实例1个S1个P1个S3个P1个S2个P2个SP3个SP24个SP3180°120°109.5°直线形正三角形正四面体BeCl2C2H2BF3C2H4CH4CCl4小结2.推断分子或离子的空间构型的具体步骤：•确定中心原子的价层电子对数，以AXm为例(A—中心原子,X—配位原子)：原则：①A的价电子数=主族序数；②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电子,规定氧与硫不提供价电子；③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。n=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数×m±离子电荷数()]负正1.ABm型分子的价电子对数n的确定=2中心原子A的价电子数+配位原子B提供的价电子数×m（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子中氢或卤素原子提供价电子数为1;（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6；（3）离子的价电子对数计算NH4+：SO42-：如：PCl3中；4231×5=+=n42145=-+=n42206=++=nnA的价电子对数234A的杂化轨道数234杂化类型spsp2sp3A的价电子空间构型直线型平面三角形正四面体对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。2.推断分子空间构型的具体步骤：分子中心原子的价电子对数中心原子的杂化轨道类型SiCl4CS2BF3PCl3OF2SO2423443正四面体0正四面体SP3直线直线0SPSP3SP2SP3SP2平面三角形2平面三角形正四面体正四面体平面三角形011三角锥V形V形课堂练习电子对的空间排布中心原子的孤对电子对分子的空间构型•确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。①孤对电子=0:分子的空间构型=电子对的空间构型2BeHn=(2+2)=2直线形213BFn=(3+3)=3平面三角形214CHn=(4+4)=4四面体21例如：3NH'18107HNHο=杂化3sp2ps2N：2s22p3'ο30104HOH=OH2杂化3sp2ps23spO：2s22p4②孤对电子≠0：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。34112SnCl2平面三角形V形NH3四面体三角锥H2O四面体V形n孤对电子电子对的空间构型分子的空间构型例（3）判断共价分子结构的实例例1利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型。AlCl3H2SSO32-NH4+NO2解：总数对数电子对构型6888534443三角形正四面体正四面体正四面体三角形分子构型三角形V字构型三角锥正四面体V字形AlClClClSOOONHHHHNOOSHH例3：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质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180°180°120°109.5°直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°课堂练习代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型中心原子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4中心原子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形平面三角形正四面体V形三角锥形小结:具有相同的通式——ABm，而且价电子总数和原子数目相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为180或90等特定的角度。（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为180。等电子体原理（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通式—AX3,总价电子数24，有相同的结构—平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架。（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型、折线型)。（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式，没有p-pp键或p-p大键，它们的路易斯结构式里的重键是d-p大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