共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型第一課時(shí).ppt

第2節(jié)共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型 一 一些典型分子的空間構(gòu)型 O2 HCl H2O CO2 C2H2 CH2O COCl2 NH3 P4 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6 C8H8 CH3OH C60 C20 C40 C70 甲烷的4個(gè)C H單鍵都應(yīng)該是 鍵 然而 碳原子的4個(gè)價(jià)層原子軌道是3個(gè)相互垂直的2p軌道和1個(gè)球形的2s軌道 用它們跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊 不可能得到正四面體構(gòu)型的甲烷分子 為了解決這一矛盾 鮑林提出了雜化軌道理論 碳原子價(jià)電子 2S22P2 思考 雜化軌道理論 雜化 原子內(nèi)部能量相近的原子軌道 在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化 雜化軌道 原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道雜化軌道類型 sp sp2 sp3等雜化結(jié)果 重新分配能量和空間方向 組成數(shù)目相等成鍵能力更強(qiáng)的原子軌道雜化軌道用于 容納 鍵電子和孤對(duì)電子 1 sp3雜化 同一個(gè)原子的一個(gè)ns軌道與三個(gè)np軌道進(jìn)行雜化組合為sp3雜化軌道 sp3雜化軌道間的夾角是109 5 分子的幾何構(gòu)型為正四面體形 由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜并重新組合成4個(gè)能量與形狀完全相同的軌道 我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道 為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離 使軌道間的排斥最小 4個(gè)雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn) 四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp3雜化軌道相互重疊后 就形成了四個(gè)性質(zhì) 能量和鍵角都完全相同的S SP3 鍵 形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子 形成分子時(shí) 由于原子間的相互作用 使同一原子內(nèi)部能量相近的不同類型原子軌道重新組合形成的一組新的能量相同的雜化軌道 有多少個(gè)原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個(gè)雜化軌道 雜化軌道的電子云一頭大 一頭小 成鍵時(shí)利用大的一頭 可以使電子云重疊程度更大 從而形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵 即雜化軌道增強(qiáng)了成鍵能力 雜化軌道之間在空間取最大夾角分布 使相互間的排斥能最小 故形成的鍵較穩(wěn)定 不同類型的雜化軌道之間夾角不同 成鍵后所形成的分子就具有不同的空間構(gòu)型 2 sp雜化同一原子中ns np雜化成新軌道 一個(gè)s軌道和一個(gè)p軌道雜化組合成兩個(gè)新的sp雜化軌道 3 sp2雜化 sp2雜化軌道間的夾角是120度 分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形 BF3分子形成 sp型的三種雜化 雜化軌道理論解釋乙烯分子的結(jié)構(gòu) C為sp2雜化 有一個(gè)2p軌道未參與雜化 2s軌道與另外兩個(gè)2p軌道發(fā)生雜化 形成三個(gè)相同的sp2雜化軌道 三個(gè)sp2雜化軌道分別指向平面三角形的三個(gè)頂點(diǎn) 雜化軌道間夾角為120 C C p p 鍵 C C sp2 sp2 鍵 C H sp2 s 鍵 2p 2s C為sp雜化 有兩個(gè)2p軌道未參與雜化 只是2s軌道與一個(gè)2p軌道發(fā)生雜化 形成兩個(gè)相同的sp雜化軌道 兩個(gè)sp雜化軌道在空間是直線形分布 雜化軌道理論解釋乙炔分子的結(jié)構(gòu) C C p p 鍵 C C sp sp 鍵 C H sp s 鍵 2s 2p 雜化 雜化軌道理論解釋苯分子的結(jié)構(gòu) C為sp2雜化 所有原子 12個(gè) 處于同一平面 分子中6個(gè)碳原子未雜化的2p軌道上的未成對(duì)電子肩并肩重疊形成了一個(gè)閉合的 環(huán)狀的大 鍵 形成的 電子云像兩個(gè)連續(xù)的面包圈 一個(gè)位于平面上面 一個(gè)位于平面下面 經(jīng)能量計(jì)算 這是一個(gè)很穩(wěn)定的體系 C C sp2 sp2 C H sp2 s 總結(jié) 如何判斷一個(gè)化合物的中心原子的雜化類型 一看分子的空間構(gòu)型 如果是直線型 則是sp雜化 如果是平面三角形 則是sp2雜化 如果是正四面體型 則是sp3雜化 二看中心碳原子有沒有形成雙鍵或叁鍵 如果有1個(gè)叁鍵 則其中有2個(gè)是 鍵 用去了2個(gè)p軌道 所以形成的是sp雜化 如果有1個(gè)雙鍵則其中有1個(gè) 鍵 用去了1個(gè)p軌道 所以形成的是sp2雜化 如果全部是單鍵 則形成的是sp3雜化 氮原子的價(jià)電子排布式為2s22p3 三個(gè)2p軌道各有一個(gè)未成對(duì)電子 可分別與一個(gè)H原子的1s電子形成一個(gè) 鍵 不須雜化 但實(shí)事是 N形成了四個(gè)sp3雜化軌道 且鍵角是107 30 空間構(gòu)型為三角錐形 怎么解釋 交流 研討 在形成氨氣時(shí) N的2s軌道和2p軌道發(fā)生了sp3雜化 形成四個(gè)sp3雜化軌道 成正四面體型 其中三個(gè)sp3雜化軌道中各有一個(gè)未成對(duì)電子 另一個(gè)sp3雜化軌道已有兩個(gè)電子 孤對(duì)電子 不再成鍵 化合時(shí) N的sp3雜化軌道與H的1s軌道重疊 形成三個(gè) 鍵 由于孤對(duì)電子的電子云密集在N的周圍 對(duì)三個(gè)成鍵的電子對(duì)有比較大的排斥作用 使鍵之間的鍵角被壓縮 因此NH3的空間構(gòu)型為三角錐形 請(qǐng)判斷下列分子價(jià)電子對(duì)數(shù) 中心原子雜化軌道類型以及分子的空間構(gòu)型 平面三角形 直線形 正四面體形 直線形 三角錐形 V形 對(duì)ABm型分子或離子 A是中心原子 B是配位原子 中心原子A價(jià)電子對(duì) 包括成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì) 之間存在排斥力 將使分子中的原子處于盡可能遠(yuǎn)的對(duì)稱位置上 以使各原子之間斥力最小 分子體系能量最低 價(jià)電子對(duì)互斥理論 4 確定分子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法 利用價(jià)電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)分子或離子的空間構(gòu)型 m n 配位原子數(shù)m 中心原子的孤對(duì)電子對(duì)n 中心原子的孤電子對(duì)數(shù)n P44頁例 SO42 孤電子對(duì)數(shù)n 6 2 2 4 2 0配位原子數(shù)m 4m n 4sp3雜化正四面體形SO3n 6 2 3 2 0m 3m n 3sp2雜化平面正三角形 學(xué)以致用 2 2 SP3 V型 4 0 SP3 四面體型 3 0 SP2 正三角形 2 1 SP2 V型 4 0 SP3 四面體型 3 1 SP3 三角錐形 3 0 SP2 正三角形 4 0 SP3 正四面體型 化學(xué)通式相同且價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子稱為等電子體 它們具有相同的空間構(gòu)型和相同的化學(xué)鍵類型 如 SiCl4 SiO44 與SO42 具有相同價(jià)電子總數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子也是等電子體 如 CO與N2 等電子體原理 具有相同的通式 ABm 而且價(jià)電子總數(shù)和原子數(shù)目相等的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征 這個(gè)原理稱為 等電子體原理 這里的 結(jié)構(gòu)特征 的概念既包括分子的立體結(jié)構(gòu) 又包括化學(xué)鍵的類型 但鍵角并不一定相等 除非鍵角為180 或90 等特定的角度 1 CO2 SCN NO2 N3 具有相同的通式 AX2 價(jià)電子總數(shù)16 具有相同的結(jié)構(gòu) 直線型分子 中心原子上沒有孤對(duì)電子而取sp雜化軌道 形成直線形 鍵角為180 2 CO32 NO3 SO3等離子或分子具有相同的通式 AX3 總價(jià)電子數(shù)24 有相同的結(jié)構(gòu) 平面三角形分子 中心原子上沒有孤對(duì)電子而取sp2雜化軌道形成分子 3 SO2 O3 NO2 等離子或分子 通式 AX2 18電子結(jié)構(gòu) 中心原子取sp2雜化形式 VSEPR理想模型為平面三角形 中心原子上有1對(duì)孤對(duì)電子 分子立體結(jié)構(gòu)為