分子的空间构型课件.ppt

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1、专题四分子空间结构与物质性质第一单元分子构型与物质的性质分子的空间构型学习目标1.了解杂化轨道理论的基本内容2.掌握杂化轨道的类型及其与分子空间构型的关系3.能判断分子中原子轨道的杂化类型复习：1、现代价键理论要点：(1)自旋相反的成单电子相互接近时，核间电子密度较大，可形成稳定的共价键(2)共价键有饱和性。一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键。例如：H-HN≡N(3)共价键有方向性。这是因为，共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成，叫做最大重叠原理。2．共价键的类型:按原子轨道的重叠方式分:键和键键:原子轨道“头碰头”重叠键:

2、原子轨道“肩并肩”重叠1.杂化轨道理论的基本内容：原子轨道在成键的过程中并不是一成不变的。同一原子中能量相近的某些轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等的新轨道而改变了原有的状态。这一过程称为“杂化”。所形成的新轨道叫做“杂化轨道”。原子形成分子时，是先杂化后成键同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道参与杂化杂化前后原子轨道数不变杂化后形成的杂化轨道的能量相同杂化后轨道的形状、伸展方向发生改变杂化轨道参与形成σ键，未参与杂化的轨道形成π键杂化轨道的要点C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型（键

3、长、键能相同，键角相同为109°28′）？2s2px2py2pz例如：2s2px2py2pzC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2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3杂化态CHHHH109.5º激发它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109.5º，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：杂化sp3杂化一个s轨道与三个p轨道杂化后，得四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/

4、4，p成分为3/4，它们的空间取向是四面体结构，相互的键角θ=109.5ºCH4,CCl4NH3中N也是采取sp3杂化N的电子构型:1s22s22p3NF3H2O中O也是采取sp3杂化O的电子构型:1s22s22p4交流与讨论：为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示B和Be原子的价电子结构的改变。BF3中的B是sp2杂化，BeCl2中的Be是sp杂化。阅读P68sp2杂化一个s轨道与两个p轨道杂化，得三个sp2杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/3，p成分为2/3，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º

5、2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成BFFF激发120°杂化石墨、苯中碳原子也是以sp2杂化的：一个s轨道与一个p轨道杂化后，得两个sp杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/2，p成分为1/2，杂化轨道之间的夹角为180度。CO2HC≡CHBeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化sp杂化态ClBeCl180sp杂化2p2.杂化轨道类型sp2杂化sp杂化sp3杂化杂化轨道夹角杂化轨道空间取向180º120º109.5º直线四面体平面三角形根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？C－Csp3sp2spC＝

6、CC≡C2s2psp3杂化2s2psp2杂化杂化2s2psp（1）看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。（2）没有填充电子的空轨道一般不参与杂化。3、判断中心原子的杂化类型一般方法用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况注：杂化轨道一般形成σ键，π键是由没有杂化的p轨道形成。C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp

7、2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。注：杂化轨道一般形成σ键，π键是由没有杂化的p轨道形成。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

8、体构型，其中的4个sp3