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1、第第1111讲讲 化学键化学键分子的立体结构分子的立体结构2021/8/9星期一1C2021/8/9星期一2CH22021/8/9星期一32021/8/9星期一4碳原子碳原子:2021/8/9星期一5为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，2021/8/9星期一6（3 3）spsp3 3杂化杂化sp3杂化轨道示意图2021/8/9星期一7杂化轨道理论杂化轨道理论杂化：原子内部杂化：原子内部能量相近能量相近的原子轨道，在外界的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成
2、的一组新杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道轨道通常，有几个原子轨道参加杂化，杂化后生成通常，有几个原子轨道参加杂化，杂化后生成的杂化轨道数目就是几个的杂化轨道数目就是几个杂化轨道类型：杂化轨道类型：sp、sp2、sp3、杂化结果：杂化结果：重新分配能量和空间方向重新分配能量和空间方向，组成数，组成数目相等成键能力更强的原子轨道目相等成键能力更强的原子轨道2021/8/9星期一8sp3 杂化杂化C的基态的基态例：例：CH4分子形成分子形成2s2p2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928 同一个原子的一个同一个原子的一个 ns 轨道与三个轨道与三个
3、 np 轨道进行轨道进行杂化组合为杂化组合为 sp3 杂化轨道。杂化轨道。sp3 杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角是是 109 28，分子的几何构型为正四面体形。，分子的几何构型为正四面体形。2021/8/9星期一9 碳的sp3杂化轨道；甲烷正四面体模型2021/8/9星期一10NH3和和H2O的的SP3杂化杂化不同的是不同的是NH3和和H2O的中心原子的的中心原子的4个杂化轨道个杂化轨道分别用于分别用于键和孤对电子对键和孤对电子对:2021/8/9星期一112021/8/9星期一12sp 杂化杂化 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一杂化成新轨道；一个个 s 轨道和一个轨道和一
4、个 p 轨道杂化组合成两个新轨道杂化组合成两个新的的 sp 杂化轨道。杂化轨道。例例：BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激发态杂化杂化键合键合直线形直线形sp杂化态杂化态直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180 2021/8/9星期一13碳的sp杂化轨道spsp杂化：夹角为杂化：夹角为180180的直线形杂化轨道。的直线形杂化轨道。2021/8/9星期一14乙炔的成键2021/8/9星期一15sp2 杂化杂化sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型度，分子的几何构型为平面正三角形为平面正三角形2s2pB的基态的基态2s2p激发
5、态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态例：例：BF3分子形成分子形成BFFFClBCl1200Cl2021/8/9 星期一16碳的sp2杂化轨道spsp2 2杂化：三个夹角为杂化：三个夹角为120120的平面三角形杂化轨道的平面三角形杂化轨道。2021/8/9星期一17思考题：根据以下事实总结：如何判断一思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？个化合物的中心原子的杂化类型？2021/8/9星期一18已知：杂化轨道只用于形成已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子键或者用来容纳孤对电子杂化轨道数杂化轨道数0+2=2SP直线形直线形0+3=3SP2平面三角形平
6、面三角形0+4=4SP3正四面体形正四面体形1+2=3SP2V形形1+3=4SP3三角锥形三角锥形2+2=4SP3V形形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 分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数2021/8/9星期一192021/8/9星期一202021/8/9星期一21乙炔的成键2021/8/9星期一222021/8/9星期一23C2H4(sp2杂化）2021/8/9星期一24大键C6H62021/8/9星期一25C6H6的大键（
7、离域键）2021/8/9星期一262021/8/9星期一272021/8/9星期一28C原子发生原子发生SP杂化生成了两个杂化生成了两个SP轨道分别与两个轨道分别与两个O原子原子的一个的一个P轨道形成两个轨道形成两个键；键；C原子剩余的两个原子剩余的两个P轨道分轨道分别与两个别与两个O原子剩余的原子剩余的1个个P轨道形成两个轨道形成两个键。键。2H2OO原子发生原子发生SP3杂化生成了四个杂化生成了四个SP3杂化轨道，其杂化轨道，其中的两个分别与两个中的两个分别与两个H原子的原子的S轨道形成两个轨道形成两个键；键；O原子剩余的两个原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电杂化轨道分别被两对孤
8、对电子占据。子占据。练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？描述化合物中每个化学键是怎样形成的？1CO2O：1S22S2POCO提示：提示：C：2S2P激发激发C：2S2PSP杂化杂化2021/8/9星期一29例题一：下列分子中的中心原子杂化轨例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是道的类型相同的是 ()ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H42021/8/9星期一30例题三：对例题三：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是()A都是直
9、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为直线形结为直线形结构构D2021/8/9星期一31练习练习2：关于原子轨道的说法正确的是（关于原子轨道的说法正确的是（）A.凡中心原子采取凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体都是正四面体 B.CH4分子中的分子中的sp3杂化轨道是由杂化轨道是由4个个H原子的原子的1s轨道轨道和和C原子的原子的2p轨道混合起来而形成的轨道混合起来而形成的 C.sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的轨道轨道混合起来形成的一组能量相等的轨道 D.凡凡AB3型的化合物，其中心原子型的化合物，其中心原子A均采用均采用sp3杂化轨杂化轨道成键道成键练习练习3：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的（下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的（）A.CO2与与SO2 B.CH4与与NH3 C.BeCl2与与BF3 D.C2H2与与C2H4练习练习4：下列物质的分子结构为三角锥形的是（下列物质的分子结构为三角锥形的是（）A.NH3 B.PCl3 C.BF3 D.HCHO2021/8/9星期一32