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1、问题问题键角：键角：CO2 H2O NH3 CH4为什么会有不同键角呢？碳的电子排布式为什么会有不同键角呢？碳的电子排布式2S22P2只有只有2个未成对电子应用共价键原理应个未成对电子应用共价键原理应该只能形成两个键，键角应该该只能形成两个键，键角应该90，却为，却为4个个一样的键，键角都为一样的键，键角都为109.5为什么呢？为什么呢？180104.5107.5109.52021/8/9 星期一1实验测得 CH4的立体构型为正四面体（tetrahedral）若认为若认为CH4分子里的中心分子里的中心原子碳的原子碳的4个价电子层原子个价电子层原子轨道轨道2s和和2px,2py,2pz分别跟分别
2、跟4个氢原子的个氢原子的1s原子原子轨道重叠形成轨道重叠形成键键,无法解无法解释甲烷的释甲烷的4个个C-H键是等同键是等同的的,因为碳原子的因为碳原子的3个个2p轨轨道是相互正交的道是相互正交的(90 夹角夹角)，而，而2s轨道是球形的。轨道是球形的。C:1S22S22PX12PY12PZ02021/8/9 星期一2分子的空间构型分子的空间构型2021/8/9 星期一3一、杂化轨道理论一、杂化轨道理论1.杂化的定义：杂化的定义：原子在相互结合成键形成分子时，由于原子在相互结合成键形成分子时，由于原子间的相互作用，使同一原子中原子间的相互作用，使同一原子中能量能量相近相近的不同类型原子轨道重新混
3、合，重的不同类型原子轨道重新混合，重新组合为一组新轨道这种轨道重新组新组合为一组新轨道这种轨道重新组合的过程叫杂化。所形成的新轨道称为合的过程叫杂化。所形成的新轨道称为杂化轨道。如一个杂化轨道。如一个2s轨道与三个轨道与三个2p轨道轨道混合，可组合成四个混合，可组合成四个sp3杂化轨道，称为杂化轨道，称为sp3杂化；同样常见的还有杂化；同样常见的还有sp2杂化和杂化和sp杂化等。杂化等。2021/8/9 星期一4形形成成分分子子时时，通通常常存存在在激激发发、杂杂化化和和轨轨道道重重叠叠等等过过程程。CH4采取采取sp3杂化。杂化。C：2s22p22.杂化的过程杂化的过程2021/8/9 星期
4、一5sp32021/8/9 星期一63.杂化轨道的类型杂化轨道的类型2021/8/9 星期一7（1）sp杂化 当中心原子取当中心原子取sp杂化轨道时，形成直线形杂化轨道时，形成直线形的骨架结构，中心原子上有一对垂直于分子骨的骨架结构，中心原子上有一对垂直于分子骨架的未参与杂化的架的未参与杂化的p轨道。轨道。例如例如CO2中的碳原子、中的碳原子、H-CN:中的碳原子、中的碳原子、BeF2分子中的铍原子等等都是分子中的铍原子等等都是SP杂化。杂化。1个s轨道1个p轨道杂化2021/8/9 星期一8sp杂化轨道杂化轨道:BeF2 的立体结构为线性的立体结构为线性激激发发杂杂化化2021/8/9 星期
5、一9CO2乙炔乙炔2021/8/9 星期一10（2）sp2杂化BCl3、CO32、NO3、H2C=O、SO3、烯烃C=C结构中的中心原子都是以sp2杂化的。以sp2杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一个垂直于sp2 -骨架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的结构图：1个s轨道2个p轨道杂化2021/8/9 星期一11sp2杂化：乙烯2021/8/9 星期一12SP2杂化杂化2021/8/9 星期一132021/8/9 星期一14CH4、CCl4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等等都采取sp3杂化。
6、C：2s22p2（3）SP3杂化2021/8/9 星期一15sp32021/8/9 星期一162021/8/9 星期一17sp3杂化及其成键过程杂化及其成键过程2021/8/9 星期一18 甲烷、乙烯、乙炔的结构及sp3、sp2、sp 杂化2021/8/9 星期一192021/8/9 星期一20杂化轨道理论如何解释分子的几何构型立体三角锥立体三角锥2021/8/9 星期一21不等性sp3杂化2021/8/9 星期一22与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的轨道，如H2O的
7、中心原子的4个杂化轨道分别用于键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化。氧原子以两个sp3的杂化轨道与氢原子的1s轨道成键，两对孤对电子分别分布在另两个sp3的杂化轨道上。不等性sp3杂化2021/8/9 星期一23小结小结:杂化轨道的特点杂化轨道的特点1.形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。重叠等过程。2.原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生才会发生,孤立的原子是不可能发生杂化的孤立的原子是不可能发生杂化的3.杂化轨道的数目杂化轨道的数目杂化前后轨道数目不变。杂化前后轨道数目不变。
8、4.杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。5.只有能量相近的轨道才能杂化（只有能量相近的轨道才能杂化（2S2P）6.杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理原理 杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角分子空间构型分子空间构型2021/8/9 星期一247.杂化轨道的杂化轨道的角度部分角度部分一头大，一头小一头大，一头小，成键，成键时利用大的一头，可以使轨道时利用大的一头，可以使轨道重叠程度更大重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力。键能力。8.杂化轨道所形成的化学键全部为杂
9、化轨道所形成的化学键全部为键键.2021/8/9 星期一25 甲烷分子不是因为它有sp3杂化轨道而具有四面体形状！杂化仅仅是描述给定分子结构中成键的一种理论方式。它只是对分子形状的一个解释。强调强调2021/8/9 星期一26二、确定分子空间构型的简易方法二、确定分子空间构型的简易方法价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论1.基本思路：分子中的价电子对（包括成键基本思路：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用而趋电子对和孤电子对）由于相互排斥作用而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。采取对称的空间构型。2.一般原
10、则：一般原则：确定中心原子的价电子数确定中心原子的价电子数对应的理想几对应的理想几何构型何构型根据有无孤电子对确定构型根据有无孤电子对确定构型2021/8/9 星期一273.理想构型理想构型价电子价电子对数目对数目23456几何分几何分布布 直线形直线形 平面三平面三角形角形 正四面正四面体体 三角双三角双锥锥正八面正八面体体4.ABm型分子（型分子（A是中心原子、是中心原子、B为配位原子），为配位原子），分子中价电子对数可能通过下式确定：分子中价电子对数可能通过下式确定：如：BeCl2、BF3、CCl4、CH4、2021/8/9 星期一28中心原子的价电子数等于中心原子的最外层中心原子的价电
11、子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤原子、氢原子提供电子数，配位原子中卤原子、氢原子提供1个个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。氧原子和硫原子若为中心原子价电子数算。氧原子和硫原子若为中心原子价电子数按按6计算。若有单个电子，按孤电子对处理。计算。若有单个电子，按孤电子对处理。如：如：NO2如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。如：角变小。如：N
12、H3、H2O 出现变形情况出现变形情况阴阳离子计算价电子对时加或减相应电荷数阴阳离子计算价电子对时加或减相应电荷数2021/8/9 星期一29总结总结杂化类型杂化类型SPSP2SP3用于杂化的用于杂化的原子轨道数原子轨道数234杂化轨道的杂化轨道的数目数目234杂化轨道间杂化轨道间的夹角的夹角180120109.5空间构型空间构型直线形直线形 平面三平面三角形角形 四面体四面体 三角三角双锥双锥八面体八面体典型实例典型实例BeCl2CO2HgCl2Ag(NH3)2+BF3COCl2NO3CO32CH4CCl4CHCl3PO43PCl5SF62021/8/9 星期一30价电子价电子对数目对数目23456杂化类杂化类型型SPSP2SP3理想几理想几何构型何构型直线直线形形 平面正三角平面正三角形形 正四面体正四面体 三角三角双锥双锥正八正八面体面体成键电成键电子对数子对数232432孤电子孤电子数数001012分子的分子的空间构空间构型型直线直线平面平面正三正三角形角形V形形四面四面体体三角三角锥锥V形形实例实例BeCl2CO2BF3BCl3SnCl2CH4CCl4NH3 NF3H2OH2SPCl5SF62021/8/9 星期一31知识拓展知识拓展等电子原理等电子原理 2021/8/9 星期一32