资源简介 (共24张PPT)第二节 分子的空间结构第2课时 杂化轨道理论简介鲍林1954年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖,1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖,成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。鲍林被认为是20世纪对化学科学影响最大的人之一,他所撰写的《化学键的本质》被认为是化学史上最重要的著作之一。他所提出的许多概念:电负度、共振理论、价键理论、杂化轨道理论、蛋白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。1.了解杂化轨道理论的基本内容。2.在理解杂化轨道理论的基础上,对分子的空间构型进行解释和预测。1.通过杂化轨道理论的学习,能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。(宏观辨识与微观探析)2.通过杂化轨道理论的学习,掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法,建立分子空间结构分析的思维模型。(证据推理与模型认知)写出碳原子的核外电子排布图,思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4,而不是CH2 ?C原子 电子排布图(轨道表示式)1s22s22p2H 电子排布图1s1【思考与讨论】C:2s22p2 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。CH4中的C原子杂化轨道原子轨道的杂化:原子形成分子的过程中,中心原子若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。杂化轨道:杂化后形成的一组新的轨道,称为杂化轨道。1、概念2、杂化的条件:(1)只有在形成化学键时才能杂化(2)只有能量相近的轨道间才能杂化四、杂化轨道3. 杂化轨道的特征:(1)杂化前后轨道的成分、能量、形状、方向发生改变,原子轨道数目不变(2) 杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对4. 常见杂化类型及形成过程:sp sp2 sp3sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°每个sp杂化轨道的形状为一头大,一头小,含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180°,呈直线型sp 杂化:1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。180°ClClBe例如: sp 杂化 —— BeCl2分子的形成Be原子:1s22s2 没有单个电子,spsp杂化ClClsppxpxsp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°每个sp2杂化轨道的形状也为一头大,一头小,含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°,呈平面三角形sp2杂化:1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。120°FFFB例如: Sp2 杂化 —— BF3分子的形成B:1s22s22p1没有3个成单电子sp2sp2杂化【学以致用】分析C2H4的杂化方式C2s2基态原子:H1s1激发态原子:C2p32s1杂化后:HHHH2p2sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3杂化:1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。每个sp3杂化轨道的形状也为一头大,一头小,含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5°,空间构型为正四面体形例如: Sp3 杂化 —— CH4分子的形成sp3C:2s22p2杂化轨道类型及分子的空间结构杂化类型 sp sp2 sp3参与杂化的原 子轨道及数目 1个s轨道和 1个p轨道 1个s轨道和 2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目 2 3 4杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28'空间结构名称 直线形 平面三角形 正四面体形实例 CO2、C2H2 BF3、CH2O CH4、CCl4提示:杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同,杂化后,形成的一组杂化轨道的能量相同。【思考与讨论】提示:不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s轨道与3p轨道不在同一能层,能量相差较大。(1)观察上述杂化过程,分析原子轨道杂化后,数量和能量有什么变化 (2)2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道 提示:N原子的价电子排布式为2s22p3,在形成NH3分子的过程中,N原子的1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道,其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子,分别与H原子的1s轨道形成共价键,另1个杂化轨道中是成对电子,未与H原子形成共价键,4个sp3杂化轨道在空间构成正四面体形;NH3分子中,由于N原子上的孤电子对的排斥作用,使3个N—H键的键角变小,成为三角锥形的空间结构。O原子的价电子排布式为2s22p4,在形成H2O分子的过程中,O原子的1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道,其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子,分别与H原子的1s轨道形成共价键,另2个杂化轨道中是成对电子,未与H原子形成共价键;4个sp3杂化轨道在空间构成正四面体形,但由于2对孤电子对的排斥作用,使2个O—H键的键角变得更小,使H2O分子成为V形的空间结构。(3)用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构。提示:CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化,中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小,孤电子对数越多排斥作用越大,键角越小。比较键角时,先看中心原子杂化类型,杂化类型不同时:键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小;杂化类型相同时,中心原子孤电子对数越多,键角越小。(4)CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都是sp3,键角为什么依次减小 从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法 5.杂化类型判断:A的价电子对数 2 3 4A的杂化轨道数杂化类型A的价电子空间结构(VSEPR模型)A的杂化轨道空间结构ABm型分子或离子空间结构对于ABm型分子或离子,其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。234spsp2sp3直线形平面三角形正四面体直线形平面三角形正四面体直线形平面三角形或V形正四面体或三角锥形或V形分子的空间结构形形色色的分子价层电子对互斥理论杂化轨道理论直线形、V形三角锥形、平面三角形四面体形理论概述中心原子价层电子对数的计算根据VSEPR模型判断分子的空间结构中心原子价层电子对数的计算根据VSEPR模型判断分子的空间结构模型观微粒观1.在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是( )A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-pC2.在乙烯(CH2=CH2)分子中有5个σ键、一个π键,它们分别是( )A.sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键B.sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键C.C—H之间是sp2形成的σ键,C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成 的π键D.C—C之间是sp2形成的σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键A3.(双选)下列说法中正确的是( )A.NCl3分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构B.P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′C.NH4+的电子式为 ,离子呈平面正方形结构D.NCl3分子中有一个未成键的孤电子对,它对σ键电子对的排斥作用较强AD4.指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式及空间结构。(1)CS2分子中的C为 杂化,分子的结构式为 ,空间结构为 ; (2)CH2O中的C为 杂化,分子的结构式为 ,空间结构为 ; (3)CCl4分子中的C为 杂化,分子的结构式为 ,空间结构为 ; (4)H2S分子中的S为 杂化,分子的结构式为 ,空间结构为 。 spS=C=S直线形sp2平面三角形sp3正四面体形sp3V形 展开更多...... 收起↑ 资源预览