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1、优秀学习资料欢迎下载选修三第二章第 2 节分子的立体构型三、杂化轨道理论1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道 (如 2s,2p 等)才能发生杂化，而1s 轨道与 2p 轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程。2、理论要点：成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道；参加杂化的原子轨道数= 杂化后的杂化轨道数。总能量不变；杂化时轨道
2、上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的能量补偿。3、杂化轨道的种类（1）按参加杂化的轨道分类s p 型： sp 杂化、 sp2杂化和 sp3杂化s pd 型： sp3d 杂化、sp3d2杂化（2）按杂化轨道能量是否一致分类等性杂化 ， 如 C 的 sp3杂化：4 个 sp3杂化轨道能量一致。形成 3个能量相等的sp2杂化轨道，属于等性杂化。判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。4、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp3sp2spsp3d 或 dsp3sp3d2或 d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面
3、体杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp 杂化来说，当键角为180 时，其排斥力最小， 所以 sp 杂化轨道成键时分子呈直线形；对 sp2杂化来说， 当键角为 120 时，其排斥力最小， 所以 sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。5、用杂化轨道理论解释构型（1）sp 杂化BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。Be： 1s22s22p0sp 杂化
4、: 2 条 sp 杂化轨道是直线形分布，分别与2 个 Cl 的 3p 轨道成键，故分子为直线形。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载sp 杂化， sp-1s，sp-sp 均为键。 C 中未杂化的py与另一 C 中未杂化的py沿纸面方向形成键；而pz与 pz沿与纸面垂直的方向形成键。二氧化碳，直线形，C 发生sp 杂化， C 与 O 之间sp-2px两个键，所以， OCO 成直线形。C 中未杂化的py与两侧O 的两个 py沿纸面方向成大键， C 中未杂化的pz与两侧O 的 pz沿垂直于纸面的方向成键
5、，故CO2中， C、O 之间有离域 键（两个43大 键） 。（2）sp2杂化BCl3平面三角形构型，B 的 3 个 sp2杂化轨道呈三角形分布，分别与3 个 Cl 的 3p 成 键，分子构型为三角形。属于sp2杂化。乙烯C 发生 sp2杂化， sp2杂化轨道与sp2杂化轨道形成1个 C C 键， sp2杂化轨道与H 的 1s 轨道形成 4 个 C H 键；未杂化的p 轨道之间形成键，故分子中有碳碳双键存在。（3）sp3杂化甲烷C 发生 sp3杂化， 4 个轨道呈正四面体分布，4 个 sp3杂化轨道分别与4 个 H 的 1s 轨道形成键，因没有未杂化的电子（轨道），故 CH4分子中无双键。（4）
6、 s-p-d 杂化PCl5三角双锥， P：1s22s22p63s23p33d 0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载5 个 sp3d 杂化轨道呈三角双锥形分布，分别与5 个 Cl 的 3p 成 键。空间图形为：（5）不等性杂化H2O O 发生 sp3不等性杂化：两个含单电子的sp3杂化轨道与2 个 H 的 1s 轨道形成键，含孤电子对的两个sp3杂化轨道不成键，故水呈 V 形结构。水分子中的O H 键的夹角本应为10928 ， 但由于孤电子对的斥力，键角变小，为 10445 。NH3N 发生 sp
7、3不等性杂化：单电子占据的sp3杂化轨道分别与H 的 1s 成 键，孤对电子占据的sp3单独占据四面体的一个顶角。由于孤对电子的影响，HNH 键的键角小于10928，为 10718。在等性杂化中由分子构型（与电子对构型一致）可以直接看出杂化方式。但在不等性杂化中，分子结构当然与杂化方式有关，但要知道孤电子对数，方可确定分子构型。关键是电子对构型可以直接标志杂化方式，故电子对构型非常重要。不等性杂化与配体数小于对数是对应的。有未参加杂化的电子，一般形成键或大 键。四、等电子原理经验总结早在 1919 年，人们在研究一些双原子分子时，发现结构相同的分子具有许多相似的物理性质，如CO和 N2分子具有
8、 14 个电子（ 10 个价电子），它们的物理性质比较见下表：CO和 N2的物理性质相对分子质量熔点 /沸点 /T临界/ P临界/1.0110Pa V临界/mLmol1/gL1CO 28 199 191.5 140 34.5 93 1.250 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载N228 209.0 195.8 46.8 33.5 90 1.251 根据等电子原理，我们可以根据已知一些分子结构推测出另一些与它等电子的分子空间构型，如已知 O3（18 电子）为角形结构，分子中含有一个43，中间的O
9、与相邻两个O 以键连结，可以推知与它互为等电子体的SO2、NO2也应是角形，分子中存在43的大键；如前所知CO23（24 电子）为平面三角形结构，有一个64，可以推知等电子体的NO3、BO33、BF3，SO3也应是平面三角形结构，且都存在一个 64的大 键。类型实例二原子 10 电子N2CO NO+C22CN 二原子 11 电子NO O2+三原子 16 电子CO2CS2 N2O NCO NO2+ N3 CN22 SCN-三原子 18 电子O3 SO2NOCl 四原子 24 电子NO3 CO32 SO3五原子 32 电子CCl4SiF4SO42 PO43七原子 48 电子SF6 PF6 SiF6
10、2【练习】1用价层电子对互斥理论预测H2S 和 BF3的立体结构，两个结论都正确的是() A直线形；三角锥形BV 形；三角锥形C直线形；平面三角形DV 形；平面三角形2下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是() ACO2与 SO2BCH4与 NH3 CBeCl2与 BF3DC2H4与 C2H23(1)某校化学课外活动小组的同学对AB3型分子或离子的空间构型提出了两种看法，你认为是哪两种？若两个AB 键均是极性键且极性相同，它们分子的极性是怎样的？举例说明。(2)参照上题，你认为AB4型分子或离子的空间构型有几种？若每个AB 键都是极性键且极性相同。它们分子的极性是怎样的？举例说明。【自测】
11、1.在下列分子中，电子总数最少的是() A.H2S BO2CCO D NO 2.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是() A.NF3BCH3CCO2DH3O3.有关甲醛分子的说法正确的是() A.C 原子采用sp 杂化B.甲醛分子为三角锥形结构C.甲醛分子为平面三角形结构D.在甲醛分子中没有键4.用价层电子对互斥理论(VSEPR) 可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( ) A.SO2、CS2、HI 都是直线形的分子B.BF3键角为 120 ，SnBr2键角大于120C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.PCl3、 N
12、H3、PCl5都是三角锥形的分子5.苯分子 (C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是() A.苯分子中的中心原子C 的杂化方法为sp2 B.苯分子内的共价键键角为120C.苯分子中的共价键的键长均相等D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构6.下列分子的中键角最大的是() A.CO2BNH3C.H2O DCH2CH27.对 SO3的说法正确的是() A.结构与 NH3相似B结构与SO2相似C.结构与 BF3相似D结构与P4相似8.在 SO2分子中，分子的空间结构为V 形， S 原子采用sp2杂化，那么SO2的键角 () A.等于 120B大于 120C.小于 120D等于
13、1809.三氯化氮 (NCl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于NCl3 的描述不正确的是() A.它是一种极性分子B.它的挥发性比PBr3要大C.它还可以再以配位键与Cl结合D.已知 NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感10.试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型。(1)SiF4(正四面体形 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载(2)BCl3(平面三角形 ) (3)NF3(三角锥形，键角为102 ) 【课后作业】1下列分子中，中心原子采用sp2杂化的是
14、 () ASO2BH2O CNH3DCHBrClF 2下列推断正确的是() ABF3是三角锥形分子BNH4的电子式：，离子呈平面形结构CCH4分子中的4 个 CH 键都是氢原子的1s 轨道与碳原子的p 轨道形成的sp 键DCH4分子中的碳原子以4 个四面体形轨道分别与4 个氢原子的1s 轨道重叠，形成4 个 CH 键3下列分子中，键角最大的是() AH2S BH2O CCCl4DNH34中心原子采取平面三角形的是() ANH3BBCl3CPCl3DH2O 5下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是() AK、Na、 Cl、NO3BMg2、 Ca2、SO24、OHCFe2、Fe3、H、N
15、O3DBa2、Fe3、Cl、 SCN6下列离子中的中心原子采取不等性杂化的是() AH3OBNH4CPCl6DBI47下列各种说法中正确的是() A极性键只能形成极性分子BCO2中碳原子是sp2杂化C形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子D共价键形成的条件是成键原子必须有未成对电子8下列关于原子轨道的说法正确的是() A凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体BCH4分子中的sp3杂化轨道是由4 个 H 原子的 1s 轨道和 C 原子的 2p 轨道混合起来而形成的Csp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道D凡 A
16、B3型的共价化合物，其中心原子A 均采取 sp3杂化轨道成键9乙炔分子中的碳原子采取的杂化轨道是() Asp 杂化Bsp2杂化C.sp3杂化D无法确定10H2S 分子中共价键键角接近90 ，说明分子的空间立体结构为_；CO2分子中的共价键键角为 180 ，说明分子的空间立体结构为_；NH3分子中共价键键角为107 ，说明分子的空间立体结构为 _。11在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4 个_，生成的 4 个杂化轨道中，只有 _个含有未成对电子，所以只能与_个氢原子形成共价键，又因为4 个 sp3杂化轨道有一个有 _，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。选修三第二章第二节分子的立
17、体构型【练习】 1 D 2 B 3 (1)平面正三角形，如BF3、SO3、NO3、 CO23等，这类分子或离子是非极性的。三角锥形，如NH3、NCl3、PCl3、PH3、SO23、ClO3等，这类分子或离子是极性的。(2)正四面体构型，如CCl4、CH4、SiH4、 SiF4、SiCl4、NH4、SO24、ClO4等，这类分子或离子是非极性的。平面四边形构型，如PtCl4，也是非极性的。【自测】1.C 2. C 3. C 4.C 5. D 6. A 7. C 8. C 9. C 【课后作业】1D 2D 3C 4B 5D 6A 7C 8C 9A 10V 形直线形三角锥形11sp3杂化轨道33孤对
18、电子下表是通过杂化理论和价层电子互斥理论确定的常见分子的空间构型，供大家参考。电子对数目中心原子杂化类型电子对的空间构型成键电子对数孤电子对 数电子对的排列方式分子的空间构型实 例精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载2 sp 直 线2 0 直 线BeCl2 CO2 3 sp2 三角形3 0 三角形BF3 SO3 2 1 V形SnBr2PbCl2 4 sp3 四面体4 0 四面体CH4 CCl4 3 1 三角锥NH3 PCl3 2 2 V形H2O5 sp3d 三角双锥5 0 三角双锥PCl5 4 1
19、 变形四面体SF4 3 2 T形BrF3 2 3 直线形XeF2 6 sp3d2 八面体6 0 八面体SF6 5 1 四角锥IF5 4 2 正方形XeF4 【讨论】给出一个分子或离子，我们一般先找出中心原子，确定它的成键电子对数和孤电子对数，判断杂化类型和电子对构型，再判断分子或离子的构型。由于等电子体具有类似的空间结构，我们也可以据此判断复杂的分子或离子的空间构型。我们结合以下例题具体讨论。【例题 1】磷的氯化物有PCl3和 PCl5，氮的氯化物只有NCl3，为什么没有NCl5？白磷在过量氯气（其分子有三种不同的相对分子质量）中燃烧时，其产物共有几种不同分子。【分析】 PCl5中心原子 P
20、有 3d 轨道，能与3s、3p 轨道一起参与杂化，杂化类型为sp3d，构型为三角双锥。第二问是通过同位素来考察三角双锥的空间构型：“ 三角 ” 是一个正三角形的三个顶点，等价的三个点； “ 双锥 ” 是对称的两个锥顶。P35Cl5的37Cl 的一取代物可在角上和锥顶上2 种情况；37Cl 的二取代物可在两个角上、两个锥顶上和一个角一个锥顶上3 种情况；利用对称性，三取代物、四取代物与二取代物、一取代物是相同的。共计有(1 23) 2 12 种。【解答】 N 原子最外层无d 轨道，不能发生sp3d 杂化，故无NCl5。12 种。【练习 1】PCl5是一种白色固体，加热到160不经过液态阶段就变成
21、蒸气，测得 180下的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g/L，极性为零，PCl 键长为 204pm 和 211pm 两种。继续加热到250时测得压力为计算值的两倍。PCl5在加压下于148液化，形成一种能导电的熔体，测得PCl 的键长为198pm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载和 206pm 两种。 （ P、Cl 相对原子质量为31.0、35.5）回答如下问题：180下， PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。在 250下 PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子
22、式，画出立体结构。PCl5熔体为什么能导电？用最简洁的方式作出解释。PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测定其中只存在一种PBr 键长。 PBr5熔体为什么导电？用最简洁的形式作出解释。【讨论】在PCl5分子中有两种氯原子，即有两种PCl 键长。 PCl5的电离可与H2O 的电离进行类比，H2O 电离产物阴离子为OH，阳离子H+，也可表示为H3O+；PCl5电离产物阳离子为PCl4+，阴离子Cl或 PCl6。由于 PCl4+是正四面体构型（P 无孤电子对） ，只有一种PCl 键长；由于只有一种PCl 键长，则阴离子只可以是PCl6，它是正八面体构型（P 也无孤电子对） ，
23、也只有一种PCl 键长。请思考， PCl4、PCl6的 P Cl 键长分别是所测的哪个键长值。【例题 2】利用等电子体原理，判断N3、BF3的空间构型、中心原子杂化类型和成键情况。【分析】具有相同通式AXmEn（A 表示中心原子，X 表示配位原子，下标m 表示配位原子的个数，E表示中心原子的孤对电子对，下标n 表示孤电子对数） ，又具有相同的价电子数的分子或离子具有相同的结构，这个原理称为“ 等电子体原理” 。N3与 CO2互为等电子体，直线形，中心N 原子 sp 杂化，除 2 个 键外还有2 个 43大 键； BF3中心 B 原子不存在孤电子对，为sp2杂化的正三角形的构型，BF3与 CO3
24、2互为等电子体，除了3 个 键外，还有一个64大 键（ 3 个 F 原子各提供2 个电子）。【解答】参考分析【练习 2】判断下列分子或离子的空间构型AlF63XeF6N2O NO3NO2IO65【讨论】 AlF63中 Al 原子、 IO65中 I 原子均为 sp3d2杂化； XeF6中 Xe 原子 sp3d3杂化，电子对构型为五角双锥； N2O、 NO2与 CO2互为等电子体；NO3与 CO32互为等电子体。【例题 3】1尽管锡和碳一样也能生成四氯化物 SnCl4，然而锡又不同于碳，配位数可以超过4。画出 SnCl4两种可能的立体结构。2SnCl4作为路易斯酸可以跟像氯离子或氨基离子那样的路易
25、斯碱反应。已经知道它跟氯离于有如下两个反应：SnCl4Cl SnCl5； SnCl5Cl SnCl62画出 SnCl5的三种可能的立体结构。3用价层电子对互斥理论（VSEPR）预言 SnCl5最可能的是哪一种结构。4画出 SnCl62的三种可能的立体结构。5用价层电子对互斥理论（VSEPR）预言 SnCl62最可能的是哪一种结构。【分析】本题我们利用价层电子互斥理论判断分子或离子空间构型。一般分子或离子的存在具有一定对称性，对称程度高的一般稳定性强。【解答】 1如右图 6-1 所示， A 为正四面体结构，B 为正方形结构；2如下图所示，C 为四角锥， D 为三角双锥， E 为为平面五边形；3D
26、 最稳定；4 如下图所示， F 为正八面体， G 为正三棱柱， H 为平面正六边形；5F 最稳定。【练习 3】在气态二氯化铍中有单体BeCl2和二聚体 (BeCl2)2；在晶体中变形成多聚体(BeCl2)n。试画出各种存在形式的结构简图，并指出Be 原子的杂化轨道类型。【讨论】在气态二氯化铍的各种存在形式中，中心Be 原子分别与2 个、 3 个、 4 个 Cl 原子相连，因Be 无孤电子对，则Be 的杂化类型分别为sp、sp2、sp3。【练习4】硫有许多同素异形体，在低温下用浓盐酸分解硫代硫酸钠时，在甲苯中结晶，得环状分子S6。 S6分子中 S原子的杂化类型是什么？分子中是否存在键？ S6是否
27、有同分异构体？画出S6分子的结构式。【讨论】每个S原子与其它2 个 S 原子以 键成环，还有2 个孤电子对，每个S 原子 sp3，其环状结图 6-1 图 6-2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载构与环己烷的结构类似。【练习参考答案】1 9.3 22.4208.3g/mol PCl5相对分子质量31.0+35.5 5=208.5 蒸气组成为PCl5 呈三角双锥体（如图6-3 所示）三角双锥分子无极性，有两种键长。 PCl5 = PCl3 + Cl2氯分子 ClCl；三氯化磷分子（如图6-4 所示
28、）压力为计算值的两倍表明1mol PCl5完全分解成1mol PCl3和1mol Cl2, 共 2mol。气体由等摩尔PCl3和 Cl2组成。 2PCl5=PCl4+ + PCl6含 PCl4+和 PCl6两种离子， 前者为四面体， 后者为八面体 （如图 6-5 所示），因此前者只有一种键长，后者也只有一种键长，加起来有两种键长。 PBr5=PBr4+ + Br，PBr4+结构同 PCl4+2 AlF63正八面体XeF6五棱锥N2O 直线形NO3正三角形NO2直线形IO65正八面体3ClBeCl sp 杂化sp2杂化sp3杂化4S原子采取 sp3杂化不存在 键有同分异构体：船式（如图6-6 所
29、示） ；椅式（如图 6-7 所示）（5 分）用 VSEPR 模型和杂化轨道理论相关知识填表：分子或离子孤对电子对数VSEPR 模型名称中心原子杂化轨道类型分子或离子的立体构型名称CH40 正四面体形sp3正四面体形BeCl2SO2CH3+SO42NCl3（5 分）分子或离子孤对电子对数VSEPR 模型名称中心原子杂化轨道类型分子或离子的立体构型名称PClClClClClPClClCl图 6-3 图 6-4PClClClCl+ClPClClClClCl-ClClClCl+ClPClClClClCl-图 6-5图 6-6 图 6-7精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
30、 - - - - - -第 8 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载CH40 正四面体形sp3正四面体形BeCl20 直线型sp 直线型SO21 平面三角形sp2V 形CH3+0 平面三角形sp2平面三角形SO420 正四面体形sp3正四面体形NCl3 可得以下 AXnLm排布图：AXnLm来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成，式中A 表示中心原子，X 表示配位原子(也叫端基原子 )，下标 n 表示配位原子的个数，L 表示中心原子上的孤电子对，下标m 是电子对数。中心原子价电子对数成 键 电 子对数中心原子孤电子对数微粒空间构型实例2 2 0 CO2,BeCl2,HgCl23 3 0
31、BF3,SO32 1 SnCl2,SO2,O34 4 0 CH4,NH4+3 1 NH3,PCl32 2 H2O,OF2,ClO25 5 0 PCl54 1 SF43 2 BrF32 3 XeF2,I3-6 6 0 SF65 1 IF5,XeOF44 2 XeF47、价层电子对斥力作用对键角影响的定性解释键角是描述分子几何结构的重要参数，键角大小是价层电子对斥力作用的综合体现。由于键合电子对受到左右两端带正电原子核的吸引，而孤对电子对只受到一端原子核吸引，相比之下，孤精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页优秀学习资料欢
32、迎下载对电子对较 “ 胖” ，占据较大的空间，而键合电子对较“ 瘦 ” ，占据较小的空间。这样就解释了斥力大小的顺序：孤电子对-孤电子对 孤电子对 -键电子对 键电子对 -键电子对。如：CH4、NH3、H2O 中的键角 HAH分别为 109.5 、107.3 、104.5 。类似地，重键较单键占据较大的空间，故有斥力大小的顺序：t-tt-dd-dd-ss-s(t- 叁键， d-双键， s-单键 ) 又如， SO2Cl2分子属 AX4L0=AY4，因 S=O 键是双键， S-Cl 键是单键， 据顺序有： OSO109 28ClSClOSCl109 28。此外，键的极性对键角也有影响。中心原子电负
33、性较大，成键电子对将偏向中心原子，成键电子对之间斥力增大，键角增大，如：NH3、PH3、AsH54c分子中的键角 (HAH) 依次为107 、93.08 、91.8 ;配位原子电负性较大，成键电子对将偏离中心原子，成键电子对之间斥力减小，键角减小，如：H2O、OF2分子中的键角 (AOA) 依次为104.5 、 102 。据此，可解释下列键角变化：NO2+、 NO2、NO2-键角 (ONO)依次为180 、134.3 、115.4 。根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。价层电子对数与分子空间构型杂化类型键对电子对数孤对电子对数分子类型分子空间构型实例2 sp
34、 2 0 AB2直线形BeCl2，CO2，HgCl23 sp23 0 AB3平面三角BF3，BCl3，SO3，CO32， NO32 1 AB2V 形SO2， SnCl2，NO24 sp34 0 AB4正四面体CH4,CHCl3,CCl4,NH4+,SO42,PO433 1 AB3三角锥NH3，NF3，SO322 2 AB2V 形H2O，SCl2，ClO25 sp3d5 0 AB5双三角锥PCl5，AsF54 1 AB4变形四面体TeCl4，SF43 2 AB3T 形ClF32 3 AB2直线形XeF2，I36 sp3d26 0 AB6正八面体SF6，SiF625 1 AB5四方锥IF5，SbF
35、524 2 AB4平面四方形XeF4价层电子对互斥理论局限性：对于复杂的多元化合物无法处理；无法说明键的形成原理和键的相对稳定性。三、杂化轨道理论AlCl3分子中键角为120 , NH4+离子中键角为10928 , 在成键过程轨道之间的夹角怎样形成的，如何解释构型的存在呢？ CH4为什么是正四面体结构？这些问题用一般价键理论难以解释. Pauling 1913年发表V.B. 法，提出杂化轨道理论，在解释构型方面非常成功. 1. 理论要点1) 杂化概念在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。形成 CH
36、4分子时，中心碳原子的2s 和 2px, 2py, 2pz等四条原子轨道发生杂化，形成一组 （四条） 新的杂化轨道， 即 4 条杂化轨道，这些杂化轨道不同于s 轨道，也不同于p 轨道，有自己的波函数、能量、形状和空间取向。2) 杂化轨道的数目, 形状 , 成分和能量在杂化过程中形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的轨道的数目 . CH4中参加杂化的有2s, 2px, 2py, 2pz 4 条原子轨道, 形成的杂化轨道也是4 条: 4 条完全相同的杂化轨3) 杂化轨道的种类a) 按参加杂化的轨道分类sp 型： sp 杂化、杂化和杂化spd 型: d 杂化、d2杂化b) 按杂化轨道能量是否一致分类:
37、等性杂化 ， 如 C 的杂化: 4 个杂化轨道能量一致。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载道. 杂化实质是波函数 线性组合 , 得到新的波函数 , 即杂化轨道的波函数 . 例如 : s 和 px杂化 , 产生两个杂化轨道, 分别用 1和 2表示杂化轨道中有波函数，当然也有自身的轨道角度分布: 在 sp 杂化轨道中，s 和 p 的成份各1/2 ，杂化中，s 占 1/3 ，p 占 2/3 。p 的成份大时，轨道分布向某方向集中，s 无方向性，故比 sp 集中，在成键时重叠程度较大，键较强，体系能量
38、低，这就是杂化过程的能量因素。s 和 p 之间形成的杂化轨道，其能量高于s ，低于p ，但 p 的成份越多能量越高。形成 3 个能量相等的杂化轨道，属于等性杂化。判断是否是等性杂化， 要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。4) 各种杂化轨道在空间的几何分布2. 用杂化轨道理论解释构型1) sp 杂化BeCl2分子 直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。Be: sp 杂化 : 2 条 sp 杂化轨道是直线形分布，分别与2 个 Cl 的 3p轨道成键，故分子为直线形。3 ) 杂化4 ) s-p-d 杂化PCl5三角双锥 , P 精选学习资料 - - - -
39、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页优秀学习资料欢迎下载二氧化碳， 直线形C sp 杂化，C 与 O 之间 sp-2px两个键, 所以，O-C-O 成直线形。C 中未杂化的py与两侧O 的两个 py沿纸面方向成大键， C 中未杂化的pz与两侧O 的 pz沿垂直于纸面的方向成键，故CO2中, 2 ）杂化BCl3平面三角形构型，B 的 3 个杂化轨道呈三角形分布，分别与3 个 Cl 的 3p 成 键，分子构型为三角形。属于杂化5 个d 杂化轨道呈三角双锥形分布，分别与5 个Cl 的 3p 成 键。空间图形为: 5) 不等性杂化单电子占据的杂化轨道分
40、别与H 的 1s 成 键，孤对电子占据的单独占据四面体的一个顶角. 由于孤对电子的影响 , HNH键 角小于10928, 为 10718.在等性杂化中由分子构型（与电子对构型一致）可以直接看出杂化方式。 但在不等性杂化中，分子结构当然与杂化方式有关，但要知道孤电子对数, 方可确定分子构型. 关键是电子对构型可以直接标志杂化方式, 故电子对构型非常重要。 不等性杂化与配体数小于对数是对应的。有未参加杂化的电子，一般形成键或大键。3. 杂化理论与价层电子对互斥理论的关系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页优秀学习资料欢
41、迎下载1) 电子对构型与杂化类型: 一致2) 等性、不等性杂化与孤电对数和配体数: 等性 , 配位体数= 杂化轨道数 ; 不等性 , 配位体= 杂化轨道- 孤电对3) 未参加杂化的电子与重键: 未参加杂化的单电子形成重键, 则有 电对数- 重键数 = 配体数 , 如: 乙烯H2C=CH2, 价层电子 : 1x2 + 4 + 2 = 8, 电对数= 8/2 = 4, 重键为 1, 所以 : 配体数 ( 实际形成 键) = 4 - 1 = 3, (决定分子为三角形 ) 或 价层电子数 - 未杂化电子数= 决定分子构型的电子数, 8 - 2 = 6, 配体数 (实际形成 键) = 6/2 = 3, 分子为三角形 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页