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1、分子的空间构型杂化轨道理论第1页，共22页，编辑于2022年，星期五 C C原子与原子与H H原子结合形成的分子为什么是原子结合形成的分子为什么是CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2或或CHCH3 3？CHCH4 4分子为什么具有正四面分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为1092810928）？）？2s 2px 2py 2pz2s 2p2s 2p2s 2p2s 2px x x x 2p 2p 2p 2py y y y 2p 2p 2p 2pz z z z C第2页，共22页，编辑于2022年，星期五为了解决这一矛盾，鲍林提
2、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，1.杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928激发激发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几个原子轨道的不同类型的几个原子轨道（S S、P P）可以相互叠加而组成）可以相互叠加而组成同等数目同等数目的的能量完全能量完全相等相等的杂化原子轨道的杂化原子轨道杂化轨道理论杂化轨道理论第3页，共22页，编辑于2022年，星期五S轨道和轨道和p轨道杂化轨道类型轨道杂化轨道类型sp2 杂化杂化sp 杂化杂化sp3 杂化杂化杂化轨道夹角杂
3、化轨道夹角杂化轨道杂化轨道空间取向空间取向 180 120 109.5 直线直线正四面体正四面体 平面平面 三角形三角形杂化轨道杂化轨道数目数目234第4页，共22页，编辑于2022年，星期五2s2pB的基态的基态2p2s激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态BF3分子形成过程分子形成过程BFFF激发激发120思考思考第5页，共22页，编辑于2022年，星期五BeCl2分子形成过程分子形成过程激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激发态杂化杂化直线形直线形sp杂化态杂化态键合键合直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180 思考思考第6页，共22页，编辑于2022年，星期五思考
4、题：根据以下事实总结：如何判断一个化思考题：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？合物的中心原子的杂化类型？第7页，共22页，编辑于2022年，星期五已知：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电子对键或者用来容纳孤电子对杂化轨道数杂化轨道数0+2=2SP直线形直线形0+3=3SP2平面三角形平面三角形0+4=4SP3正四面体形正四面体形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CO2CH2OCH4NH3H2O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
5、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第8页，共22页，编辑于2022年，星期五请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况子的成键情况?思考思考用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？第9页，共22页，编辑于2022年，星期五巩固练习题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是型相同的是 ()BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B第10页，共22页，编辑于2022年，星期五推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构
6、型的具体步骤：确定中心原子的价层电子对数，确定中心原子的价层电子对数，以以AXm为例为例(A中心原子中心原子,X配位原子配位原子)：原则：原则：A A的价电子数的价电子数 =主族序数；主族序数；配体配体X：H H和卤素每个原子各提供一个价电子和卤素每个原子各提供一个价电子,规定氧与硫不提供价电子规定氧与硫不提供价电子；正离子应减去电荷数正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。负离子应加上电荷数。n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数()负负 正正第11页，共22页，编辑于2022年，星期五确定电子对的空间构型：确定电子对的空间构型：n=2 直线
7、形直线形n=3 平面三角形平面三角形n=4 正四面体正四面体第12页，共22页，编辑于2022年，星期五确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。空间构型。孤对电子孤对电子=0:分子的空间构型分子的空间构型=电子对的空间构型电子对的空间构型n=(2+2)=2 直线形直线形n=(3+3)=3 平面三角形平面三角形n=(4+4)=4 四面体四面体例如：例如：第13页，共22页，编辑于2022年，星期五孤对电子孤对电子0：分子的空间构型不同于电子对：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。的空间构型。3411 2SnCl2平面三角形平面三角形 V形形NH3四
8、面体四面体 三角锥三角锥H2O四面体四面体 V形形n孤对孤对电子电子电子对的电子对的空间构型空间构型分子的分子的空间构型空间构型例例第14页，共22页，编辑于2022年，星期五（3）判断共价分子结构的实例）判断共价分子结构的实例 例例 1 利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何 构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型构型。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型。AlCl3 H2S SO32-NH4+NO2 解：总数解：总数 对数对数电子对构型电子对构型 6 8 8 8 5 3 4 4 4 3 三角形三角形 正四面体
9、正四面体 正四面体正四面体 正四面体正四面体 三角形三角形 分子构型分子构型 三角形三角形 V字构型字构型 三角锥三角锥 正四面体正四面体 V字形字形 第15页，共22页，编辑于2022年，星期五代表物代表物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子类分子类型型空间构型空间构型中心原子中心原子无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4中心原子中心原子有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V 形形三角锥形三角锥形小结小结:第16页，共22页，编辑于2022年，星期五具有相同的通式具有相同的通式ABm，而且价电子总数
10、和原子数目相等的，而且价电子总数和原子数目相等的分子或离子具有相同的结构特征分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为这个原理称为“等电子体原理等电子体原理”。这里的这里的“结构特征结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为的类型，但键角并不一定相等，除非键角为180 或或90 等特定的角度。等特定的角度。（1）CO2、CNS、NO2+、N3具有相同的通式具有相同的通式AX2，价电子总，价电子总数数16，具有相同的结构，具有相同的结构直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取
11、sp杂化轨道，形成直线形杂化轨道，形成直线形s s-骨架，键角为骨架，键角为180。等电子体原理等电子体原理第17页，共22页，编辑于2022年，星期五（2）CO32、NO3、SO3等离子或分子具有相同的通式等离子或分子具有相同的通式AX3,总价电子数总价电子数24，有相同的结构，有相同的结构平面三角形分子平面三角形分子,中心原子上没有中心原子上没有孤对电子而取孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的杂化轨道形成分子的s s-骨架。骨架。（3 3）S SO2、O3、NO2等离子或分子，等离子或分子，AX2，18e，中心原子取，中心原子取sp2杂化形式，杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心
12、原子上有理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对孤对电子对电子(处于分子平面上处于分子平面上)，分子立体结构为，分子立体结构为V型型(或角型、折线型或角型、折线型)。第18页，共22页，编辑于2022年，星期五（4）SO42、PO43等离子具有等离子具有AX4的通式的通式,总价电子数总价电子数32，中，中心原子有心原子有4个个s s-键，故取键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；杂化形式，呈正四面体立体结构；（5）PO33、SO32、ClO3等离子具有等离子具有AX3的通式，总价电子的通式，总价电子数数26，中心原子有，中心原子有4个个s s-轨道轨道(3个个s s-键和键和1对占据对
13、占据s s-轨道的孤对电子轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，理想模型为四面体，(不计孤对电子的不计孤对电子的)分子立体结构为三分子立体结构为三角锥体，中心原子取角锥体，中心原子取sp3杂化形式，没有杂化形式，没有p-pp p键或键或p-p大大 键，它们键，它们的路易斯结构式里的重键是的路易斯结构式里的重键是d-p大大 键。键。第19页，共22页，编辑于2022年，星期五1 1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是同的是()()A ACOCO2 2与与SOSO2 2 B BCHCH4 4与与NHNH3 3 C CBeClBeCl2 2与与BF
14、BF3 3 D DC C2 2H H2 2与与C C2 2H H4 4B B第20页，共22页，编辑于2022年，星期五2 2、对对SOSO2 2与与COCO2 2说法正确的是说法正确的是()()A.A.都是直线形结构都是直线形结构B.B.中心原子都采取中心原子都采取spsp杂化轨道杂化轨道C.SC.S原子和原子和C C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子D.SOD.SO2 2为为V V形结构，形结构，CO CO2 2为直线形结构为直线形结构D第21页，共22页，编辑于2022年，星期五3 3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，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。预测分子的几何构型。(1)PCl(1)PCl3 3 (2)BCl (2)BCl3 3 (3)CS (3)CS2 2第22页，共22页，编辑于2022年，星期五