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1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质化学化学选修选修3第二课时第二课时第二节第二节 分子的立体构型邻水实验学校 王良红杂化轨道理论杂化轨道理论第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型学习目标学习目标1、认识杂化轨道理论的要点；、认识杂化轨道理论的要点； 2、进一步了解有机化合物中碳的成键特征；、进一步了解有机化合物中碳的成键特征； 3、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。的构型。 第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型活动：请根据价层电子对互斥理论活动：请根据价层电子对互斥理论分析分析COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3、
2、CHCH4 4的立体的立体构型构型. .写出写出碳原子的核外电子排布图，思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考为什么碳原子与氢原子结合形成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第二节第二节 分子的立体构型分子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，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
3、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，鲍林提出了为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论杂化轨道理论第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2 由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4个能量与个能量与形状完全相同的轨道。形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为我们把这种轨道称之为 sp3杂化杂化轨道轨道。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，最小，
4、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?第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、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能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一键，从而构成一个正四面体构型的分子。个正四面体构型的分子。 10928第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型三、三、杂化轨道理论杂化轨道理论简介简介1.1.概念：概念：在形成分子时，由于原子的相互影响在形成分子时，由于原子的相互影响, ,若干若干个个不同
5、类型但不同类型但能量相近能量相近的原子轨道的原子轨道混合起来，重新组混合起来，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。的新轨道就称为杂化轨道。注意：注意：（1 1）参与杂化的各原子轨道）参与杂化的各原子轨道能量要能量要相近相近；（2 2）杂化前后原子轨道数目）杂化前后原子轨道数目不变不变; ; （3 3）为使）为使杂化轨道杂化轨道相互相互间间排斥力最小排斥力最小，在，在空间取最大空间取最大夹角夹角分布。分布。对于对于非过渡元素非过渡元素，往往往往采用采用“spsp”型型杂化。杂化。（分为分为spsp杂化、杂化、s
6、psp2 2杂化、杂化、spsp3 3杂化杂化）第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180每个每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，杂化轨道的形状为一头大，一头小，两两个轨道间的夹角为个轨道间的夹角为180，呈，呈直线直线型型. sp 杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与1个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成2个个sp杂化轨道。杂化轨道。第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型180ClClBe例如：例如： Sp 杂化杂化 BeCl2分子的形成分子的形成Be原
7、子：原子：1s22s2 没有单个电子，没有单个电子，激发s2p2p2s2spsp杂化杂化ClClsppxpx第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120 每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为120，呈呈平面三角形平面三角形 sp2杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成3个个sp2 杂化轨道。杂化轨道。第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型120FFFB例如：例如： Sp2 杂化杂化
8、 BF3分子的形成分子的形成激发s2p2p2s2sp2sp2杂化第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型sp3杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 10928 sp3杂化杂化： 每个每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 每每两个轨道间的夹角为两个轨道间的夹角为109.5，空间空间构型为构型为正四正四面体型面体型1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成4个个sp3 杂化轨道。杂化轨道。第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型例如：例如： Sp3 杂化杂化 CH4分子的形成分子的形成激发s
9、2p2p2s2杂化3spsp3第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型2.2.杂化轨道分类：杂化轨道分类：激发s2p2p2s2杂化3spsp3CH4原子轨道杂化原子轨道杂化等性杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合的均匀混合。无孤对电子。无孤对电子。第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型H2O原子轨道杂化原子轨道杂化 O原子：原子：2s22p4 有有2个单电子，可形成个单电子，可形成2个共价键，键角应当是个共价键，键角应当是90，Why? 2s2p2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化参与参与杂化的各原子轨道进行成分杂化的各原子轨道进行成分上上的不的不
10、均匀混合。某个杂化轨道均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对有孤电子对不等性杂化：不等性杂化：第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型 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键或用来容纳孤电子对，故容纳孤电子对，故有有（1）先）先确定分子或离子的中心原子价层电子对确定分子或离子的中心原子价层电子对数，再由杂化轨道数判断杂化轨道类型。数，再由杂化轨道数判断杂化轨道类型。= =中心原子孤电子对数中心原子孤电子对数键电子对数（配位原子数）键电子对数（配位原子数）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3、中心原子杂化、中心原子杂化类型的判断方法：类型的判断方法：第
11、二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道类型杂化轨道类型CO2CH2OSO2NH3H2O杂化轨道数杂化轨道数= =中心原子孤电子对数配位原子数中心原子孤电子对数配位原子数spsp2sp3022033123134224第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况的成键情况第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型 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轨道发生杂化，形成轨道发生杂化，形成3 3个个spsp2 2杂化轨
12、道，伸向平面正杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个三角形的三个顶点。每个C C原子的原子的2 2个个spsp2 2杂化轨道分杂化轨道分别与别与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，各自剩键，各自剩余的余的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，各自键，各自没有杂没有杂化的化的l l个个2p2p轨道轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一键。所以，在乙烯分子中双键由一个个键和一个键和一个键构成。键构成。第二节第二节 分子的立体构型分子的立
13、体构型 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，两个碳原杂化，两个碳原子以子以spsp杂化轨道与氢原子的杂化轨道与氢原子的1s1s轨道结合形成轨道结合形成键。键。各自剩余的各自剩余的1 1个个spsp杂化轨道相互形成杂化轨道相互形成1 1个个键，两个键，两个碳原子的未杂化碳原子的未杂化2p2p轨道分别在轨道分别在Y Y轴和轴和Z Z轴方向重叠形轴方向重叠形成成键。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。第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型大 键 C6H6 sp sp2 2杂化杂化第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型C6
14、H6的大键（离域键）第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型（2）通过）通过看中心原子有没有形成双键或三键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来判断中心原子的杂化类型。规律：规律：如果有如果有1个三键或两个双键，则其中有个三键或两个双键，则其中有2个个键，用去键，用去2个个p轨道，形成的是轨道，形成的是sp杂化；杂化；如果有如果有1个双键则其中必有个双键则其中必有1个个键，用去键，用去1个个P轨道，形成的是轨道，形成的是sp2杂化；杂化；如果全部是单键，则形成如果全部是单键，则形成sp3杂化。杂化。第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型价价层电子对数层电子对数234杂化
15、轨道杂化轨道数数杂化轨道类型杂化轨道类型价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型（VSEPR模型）模型）杂化轨道杂化轨道空间构型空间构型分子分子或离子空间或离子空间构型构型4 4、杂化轨道数、杂化轨道数与分子空间构型的关系与分子空间构型的关系234spsp2sp3直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角形平面三角形或或V形形正四面体或三正四面体或三角锥形或角锥形或V形形第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型1、计算、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
16、物质价电价电子对子对数数中心原中心原子杂化子杂化轨道类型轨道类型杂化轨道杂化轨道/电子对空电子对空间构型间构型轨道轨道夹角夹角分子空分子空间构型间构型键角键角气态气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspspspspsp2 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正四面体面体180180120109.5直线形直线形直线形直线形平面三平面三角形角形正四正四面体面体V形形三角三角锥形锥形180180120109.28109.28105107.18107.18课堂练习课堂练习第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型2、下列、下列分子
17、中的中心原子杂化轨道的类型相同的是分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B3、对、对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是( ) A都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D第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型4 4、写出、写出下列分子的下列分子的路易斯结构式路易斯结构式并指出中心原子并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。可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。 (1)PCl(1)PCl3 3 (2)BCl (2)BCl3 3 (3)CS (3)CS2 2 (4) H(4) H2 2S S