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1、平面三角形正四面体 化学史话化学史话 鲍林，鲍林，美国著名化学家。美国著名化学家。1954年因在化学键方年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖，面的工作取得诺贝尔化学奖，1962年因反对核弹在年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为获得不同地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。他所提出的许多概念：电诺贝尔奖项的两人之一。他所提出的许多概念：电负性、共振理论、价键理论、负性、共振理论、价键理论、杂化轨道理论杂化轨道理论、蛋白、蛋白质二级结构等概念和理论，如今已成为化学领域最质二级结构等概念和理论，如今已成为化学领域最基础和最广泛使用的观念。基础和最广泛使用的
2、观念。11/30/2022 美国科学家美国科学家鲍林鲍林受生物杂交思想的启受生物杂交思想的启发于发于19311931年提出的年提出的杂化轨道理论杂化轨道理论：在同一个原子中在同一个原子中能量相近能量相近的不同类型的的不同类型的几个原子轨道几个原子轨道“混合混合”起来，杂化后形成起来，杂化后形成同等数目同等数目的的能量完全相同能量完全相同的新轨道，这些的新轨道，这些新轨道新轨道重新分配能量和空间方向重新分配能量和空间方向，组成成，组成成键能力更强的杂化轨道键能力更强的杂化轨道sp3C：2s22p2sp3杂化杂化11/30/2022BF3的空间构型为平面三角形的空间构型为平面三角形120BeCl2
3、的空间构型为直线形的空间构型为直线形ClClBe18011/30/2022sp2sp2杂化B：2s22p1的形成3BFsp2杂化杂化11/30/2022spsp杂化杂化BeCl2的形成的形成Be：2s2sp杂化杂化11/30/2022u1、原子形成分子时，先杂化后成键，成键能力增强原子形成分子时，先杂化后成键，成键能力增强u2、同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道参与同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道参与杂化杂化u3、杂化后形成的杂化轨道能量相同杂化后形成的杂化轨道能量相同、成分相同、成分相同u4、杂化前后原子轨道数不变杂化前后原子轨道数不变u5、杂化后轨道的形状、伸展方向发生改变杂化后
4、轨道的形状、伸展方向发生改变u6、杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键和容纳孤电子对，未参键和容纳孤电子对，未参与杂化的轨道形成与杂化的轨道形成键键 杂化轨道的杂化轨道的特特点点11/30/2022sp型的三种杂化型的三种杂化 杂化类型杂化类型spsp2sp3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道间杂化轨道间夹角夹角空间构型空间构型实实 例例1个个s 1个个p1个个s 3个个p1个个s 2个个p2个个3个个4个个180120109.5直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体BeCl2BF3CH411/30/2022 根据根据乙烷、乙烷、乙烯、乙炔分子的结构，
5、试用乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析杂化轨道理论分析乙烷、乙烷、乙烯和乙炔分子的乙烯和乙炔分子的成键情况。成键情况。问题解决问题解决11/30/2022乙烷的结构乙烷的结构 碳原子发生碳原子发生sp3杂化，其中杂化，其中3个个sp3杂化轨道分杂化轨道分别与别与3个个H的的1s轨道形成轨道形成C-H 键，再两个碳原子键，再两个碳原子各以一个各以一个sp3杂化轨道形成杂化轨道形成C-C 键键11/30/2022乙烯的结构乙烯的结构 碳原子发生碳原子发生sp2杂化，其中杂化，其中2个个sp2杂化轨道分杂化轨道分别与别与2个个H的的1s轨道形成轨道形成C-H 键，再两个碳原子键，再两个碳原子
6、各以一个各以一个sp2杂化轨道形成杂化轨道形成C-C 键，两个碳原键，两个碳原子各以子各以1个未杂化的个未杂化的2p轨道发生重叠，形成轨道发生重叠，形成键。键。11/30/2022乙炔的结构乙炔的结构 碳原子发生碳原子发生sp杂化，其中杂化，其中1个个sp杂化轨道与杂化轨道与1个个H的的1s轨道形成轨道形成C-H 键，再两个碳原子各以键，再两个碳原子各以一个一个sp杂化轨道形成杂化轨道形成C-C 键，两个碳原子各以键，两个碳原子各以2个未杂化的个未杂化的2p轨道发生重叠，形成轨道发生重叠，形成键。键。11/30/2022n过渡：n可用实验的方法测定分子的空间构型，如红外光谱红外光谱、晶体的晶体
7、的X射线衍射射线衍射、核磁核磁共振共振等。n为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多的分子空间构型的基础上，提出了一种简单的理论模型价层电子对互斥理论。价层电子对互斥理论。11/30/2022 分子中的分子中的价电子对价电子对（包括（包括成键成键电子对电子对和和孤电子对孤电子对）由于相互排斥）由于相互排斥作用作用,而趋向于尽可能彼此远离以减而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。间构型。价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论11/30/2022 价电子对数目价电子对数目n从左至右依次为从左至右依次为2 2、3 3、4 4、5 5、6
8、6，价电子对的几何分布分别为，价电子对的几何分布分别为直线形、平面直线形、平面三角形、正四面体、三角形、正四面体、三角双锥、正八面体。三角双锥、正八面体。11/30/2022多原子分子（多原子分子（ABm型分子）型分子）的价电子对数的价电子对数n的确定的确定=2中心原子中心原子A的价电子数的价电子数+配位原子配位原子B提供的价电子数提供的价电子数m（1 1）对于主族元素，中心原子价电子数）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数最外层电子数（2）配位原子中氢原子、卤素原子提供的价电子数为）配位原子中氢原子、卤素原子提供的价电子数为1；O、S作为配位原子时按不提供价电子计算作为配位原子时按不
9、提供价电子计算n若若n=2 则为则为sp杂化杂化，价电子对的几何构型为，价电子对的几何构型为直线形直线形若若n=3 则为则为sp2杂化杂化，价电子对的几何构型为，价电子对的几何构型为平面三角形平面三角形若若n=4 则为则为sp3杂化杂化，价电子对的几何构型为，价电子对的几何构型为正四面体正四面体11/30/2022n练习：判断下列ABm型分子中心原子的杂化类型：nCO2 SO3 CCl4 PCl3 CS2 nNH3 H2O SO211/30/2022u价电子对之间的斥力顺序：价电子对之间的斥力顺序：（判断键角）（判断键角）孤电子对与孤电子对孤电子对与成键电子对成键电孤电子对与孤电子对孤电子对与
10、成键电子对成键电子对与成键电子对子对与成键电子对 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论u具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同型相同，价电子对分布的几何构型也相同u价电子对全是成键电子对的分子，分子的空间构型与价电子对全是成键电子对的分子，分子的空间构型与价电子对的几何构型一致价电子对的几何构型一致u价电子对价电子对有部分是孤电子对有部分是孤电子对的分子，分子的空间构型的分子，分子的空间构型与价电子对的几何构型与价电子对的几何构型不不一致一致，但可以延伸推导出来，但可以延伸推导出来11/30/2022 讨
11、论为什么讨论为什么NH3、H2O分子中键角分别为分子中键角分别为107.3、104.5，小于，小于甲烷的甲烷的109.5？11/30/2022A的价的价电电子子对对数数234A的的杂杂化化轨轨道数道数A的的杂杂化化类类型型价价电电子子对对的几何构型的几何构型 直直线线形形平面三角形平面三角形 正四面体正四面体分子分子的空间构型的空间构型ABm型分子型分子234sp杂化杂化sp2杂化杂化sp3杂化杂化直直线线形形平面三角形平面三角形 V形形正四面体正四面体 三角三角锥锥形形 V形形11/30/2022分分子子中心原中心原子的价子的价电子对电子对数数价电子对的价电子对的几何构型几何构型中心原中心原子的孤子的孤电子对电子对数数 分子的分子的空间构型空间构型中心原子中心原子的杂化轨的杂化轨道类型道类型SiCl4CS2SO3PCl3SO242343正四面体正四面体0正四面体正四面体sp3直线形直线形直线形直线形0spsp3sp2sp2平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形正四面体正四面体平面三角形平面三角形011三角锥三角锥V形形 交流与讨论交流与讨论11/30/2022此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢