分子的立体结构2杂化理论

第二课时思考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CH4，而不是CH2？碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到2P空轨道上，使碳原子具有四个单电子，因此碳原子与氢原子结合生成CH4。为了解释像甲烷等分子的立体结构，鲍林提出了杂化轨道理论。如果C原子就以１个２Ｓ轨道和３个２Ｐ轨道上的单电子，分别与四个Ｈ原子的１Ｓ轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH４分子的实际情况是否吻合？思考•看看杂化轨道理论的解释：•由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。•四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3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S-SP3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。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。sp3杂化轨道特点：四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角109.5°基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，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。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。杂化轨道杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。电子云一头大，一头小，成键时重叠程度更大。主族元素的ns、np轨道BF3是平面三角形构型，分子中键角均为120o；气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o。试用杂化轨道理论加以说明。BF3分子的空间构型BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化轨道。其形成过程可表示为：理论分析：B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的σ键。故BF3分子的空间构型是平面正三角形。实验测定：BF3分子中有3个完全等同的B-F键，键角为1200，分子的空间构型为平面正三角形。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。sp2杂化轨道特点：3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120°sp2杂化BeCl2分子的形成和空间构型Be原子的价层电子排布为2s2。在形成BeCl2分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排布变为为2s12px1。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角为1800的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过程可表示为：理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp的σ键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的BeCl键，键角为1800，分子的空间构型为直线。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。sp杂化sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180°注：杂化轨道只能用于形成б键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。杂化类型参加杂化的轨道杂化轨道数分子空间构型实例价层电子对数s+ps+(2)ps+(3)p243180120四面体2BeCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHSH2OH2234spsp2sp3小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道间的夹角直线形三角形三角锥V型109.5°'判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：1.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为SP3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为SP2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为SP杂化。2.通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个P轨道，形成的是SP杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，形成的是SP2杂化；如果全部是单键，则形成SP3杂化。