雜化軌道理論+分子極性PPT課件

1 共價(jià)鍵的形成條件 2 共價(jià)鍵的成鍵特征是什么 按照共價(jià)鍵的成鍵過(guò)程中 一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子 通常只能和幾個(gè)自旋相反的電子形成共價(jià)鍵 所以在共價(jià)分子中 每個(gè)原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目是一定 這就是共價(jià)鍵的 飽和性 如HF而不是H2F C原子的電子排布式是1s22s22p2 從軌道表示式看出只有兩個(gè)未成對(duì)電子 只能形成兩個(gè)共價(jià)鍵 但甲烷CH4分子中形成四個(gè)共價(jià)鍵 且鍵角是109 50 怎么解釋 為解決這一矛盾 鮑林提出了雜化軌道理論 原子在形成分子時(shí) 為了增強(qiáng)成鍵能力 使分子的穩(wěn)定性增加 趨向于將不同類(lèi)型的原子軌道重新組合成能量 形狀和方向與原來(lái)不同的新原子軌道 這種重新組合稱(chēng)為雜化 雜化后的原子軌道稱(chēng)為雜化軌道 一 雜化軌道理論簡(jiǎn)介 注意點(diǎn) 1 只有能量相近的軌道才能相互雜化 2 形成的雜化軌道數(shù)目等于參加雜化的原子軌道數(shù)目 3 雜化軌道成鍵能力大于原來(lái)的原子軌道 因?yàn)殡s化軌道的形狀變成一頭大一頭小了 用大的一頭與其他原子的軌道重疊 重疊部分顯然會(huì)增大 1 sp3雜化 原子形成分子時(shí) 同一原子中能量相近的一個(gè)ns軌道與三個(gè)np軌道進(jìn)行混合組成四個(gè)新的原子軌道稱(chēng)為sp3雜化軌道 109 28 激發(fā) 當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí) 碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道這4個(gè)軌道會(huì)發(fā)生混雜 混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變 得到4個(gè)能量相等 成分相同的sp3雜化軌道 夾角109 28 如下圖所示 sp2雜化 三個(gè)夾角為120 的平面三角形雜化軌道 2 sp2雜化 同一個(gè)原子的一個(gè)ns軌道與兩個(gè)np軌道進(jìn)行雜化組合為sp2雜化軌道 120 BF3分子形成 激發(fā) 120 用雜化軌道理論分析乙烯分子的成鍵情況 sp2雜化的Csp2雜化的C相互靠攏分子中2個(gè)平行形成s 骨架的p軌道形成p鍵 碳的sp2雜化軌道 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 sp雜化 夾角為180 的直線形雜化軌道 180 BeCl2分子形成 請(qǐng)用雜化軌道理論分析乙炔的成鍵情況 乙炔 碳的sp雜化軌道 請(qǐng)用雜化軌道理論分析苯分子的成鍵情況 苯 雜化軌道理論很好的解釋了苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的特殊性 大鍵使得苯分子的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定 能量很低 1 苯分子中 既不存在碳碳單鍵 也不存在碳碳雙鍵 而是六條碳碳鍵完全相同 介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間 2 苯分子在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí) 不破壞大鍵的取代反應(yīng)相對(duì)容易 而需要破壞大鍵的加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)則困難的多 基態(tài)N的最外層電子構(gòu)型為2s22p3 在H影響下 N的一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道進(jìn)行sp3不等性雜化 形成四個(gè)sp3雜化軌道 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雜化軌道被孤對(duì)電子所占據(jù) N用三個(gè)各含一個(gè)未成對(duì)電子的sp3雜化軌道分別與三個(gè)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?chē)?對(duì)三個(gè)鍵的電子云有比較大的排斥作用 使鍵之間的鍵角被壓縮到 因此NH3的空間構(gòu)型為三角錐形 基態(tài)O的最外層電子構(gòu)型為2s22p4 在H的影響下 O采用sp3不等性雜化 形成四個(gè)sp3雜化軌道 其中兩個(gè)雜化軌道中各有一個(gè)未成對(duì)電子 另外兩個(gè)雜化軌道分別被兩對(duì)孤對(duì)電子所占據(jù) O用兩個(gè)各含有一個(gè)未成對(duì)電子的sp3雜化軌道分別與兩個(gè)H的1s軌道重疊 形成兩個(gè)鍵 由于O的兩對(duì)孤對(duì)電子對(duì)兩個(gè)鍵的成鍵電子有更大的排斥作用 使鍵之間的鍵角被壓縮到 因此H2O的空間構(gòu)型為角型 00012 幾種常見(jiàn)的雜化軌道類(lèi)型 共價(jià)分子的幾何外形取決于分子價(jià)層電子對(duì)數(shù)目和類(lèi)型 分子的價(jià)電子對(duì) 包括成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì) 由于相互排斥作用 而趨向盡可能遠(yuǎn)離以減小斥力而采取對(duì)稱(chēng)的空間構(gòu)型 1 價(jià)層電子對(duì)互斥理論 二 確定分子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法 各種電子對(duì)的斥力大小 孤對(duì) 孤對(duì)電子 孤對(duì) 成鍵電子 成鍵 成鍵電子 成鍵 單電子 如何確定價(jià)層電子對(duì)數(shù) 推斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟 以AXm為例 A 中心原子 X 配位原子 1 先確定中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)n 原則 A的價(jià)電子數(shù) 主族序數(shù) 配體X H和鹵素每個(gè)原子各提供一個(gè)價(jià)電子 規(guī)定氧與硫不提供價(jià)電子 正離子應(yīng)減去電荷數(shù) 負(fù)離子應(yīng)加上電荷數(shù) 例 B 3 C 4 N 5 O 6 X 7 稀有氣體 8 例如 SO42 n 6 0 2 2 4 2 確定電子對(duì)的空間構(gòu)型 n 2直線形 n 3平面三角形 n 4四面體 3 確定中心原子的孤對(duì)電子對(duì)數(shù) 推斷分子的空間構(gòu)型 1 孤對(duì)電子 0 分子的空間構(gòu)型 電子對(duì)的空間構(gòu)型 例如 2 孤對(duì)電子 0 分子的空間構(gòu)型不同于電子對(duì)的空間構(gòu)型 3 4 1 1 2 SnCl2 平面三角形V形 NH3 四面體三角錐 H2O 四面體V形 各種電子對(duì)的斥力大小 孤對(duì) 孤對(duì)電子 孤對(duì) 成鍵電子 成鍵 成鍵電子 成鍵 單電子 3 判斷共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的實(shí)例 利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷下列分子和離子的幾何構(gòu)型 要求寫(xiě)出價(jià)層電子總數(shù) 對(duì)數(shù) 電子對(duì)構(gòu)型和分子構(gòu)型 AlCl3H2SSO32 NH4 NO2 解 電子對(duì)對(duì)數(shù)電子對(duì)構(gòu)型 34443三角形正四面體正四面體正四面體三角形 分子構(gòu)型三角形V字構(gòu)型三角錐正四面體V字形 孤電子對(duì)對(duì)數(shù) 02441 練習(xí) 直線形 直線形 平面三角形 平面三角形 正四面體 無(wú) 有 正四面體 三角錐形 V形 4 2 3 4 4 3 正四面體 SP3 直線 SP SP3 SP2 SP3 SP2 平面三角形 正四面體 正四面體 平面三角形 0 正四面體 直線 0 2 平面三角形 0 1 1 三角錐 V形 V形 1 非極性鍵和極性鍵 同種原子 相同 不偏向任何一個(gè)原子 不顯電性A A 非極性鍵 不同種原子 不同 偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子 顯電性A B 極性鍵 三 分子的極性 2 極性分子和非極性分子 正電荷重心和負(fù)電荷重心相重合的分子 不相重合的分子 不偏移或?qū)ΨQ(chēng)分布 偏移或不對(duì)稱(chēng)分布 對(duì)稱(chēng) 不對(duì)稱(chēng) H2 Cl2 CO2 CS2 HCl H2O NH3 3 分子極性的判斷方法 1 雙原子分子 取決于成鍵原子之間的共價(jià)鍵是否有極性 2 多原子分子 取決于分子的空間構(gòu)型和共價(jià)鍵的極性 分子的極性由共價(jià)鍵的極性及分子的空間構(gòu)型兩個(gè)方面共同決定 以極性鍵結(jié)合而形成的異核雙原子分子都是極性分子 如HCl 以非極性鍵結(jié)合而形成的同核雙原子分子是非極性分子 如Cl2 多原子ABm分子極性的判斷方法 1 化合價(jià)法 一般地 當(dāng)中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素價(jià)電子數(shù)時(shí) 該分子為非極性分子 否則為極性分子 請(qǐng)判斷PCl3 CCl4 CS2 SO2分子的極性 將分子中的共價(jià)鍵看作作用力 不同的共價(jià)鍵看作不相等的作用力 運(yùn)用物理上力的合成與分解 看中心原子受力是否平衡 如平衡則為非極性分子 否則為極性分子 2 物理模型法 C O鍵是極性鍵 但從分子總體而言CO2是直線型分子 兩個(gè)C O鍵是對(duì)稱(chēng)排列的 兩鍵的極性互相抵消 F合 0 整個(gè)分子沒(méi)有極性 電荷分布均勻 是非極性分子 180 F1 F2 F合 0 104 30 F1 F2 F合 0 O H鍵是極性鍵 共用電子對(duì)偏O原子 但由于分子是折線型構(gòu)型 兩個(gè)O H鍵的極性不能抵消 F合 0 整個(gè)分子電荷分布不均勻 是極性分子 BF3 NH3 120 107 18 三角錐型 不對(duì)稱(chēng) 鍵的極性不能抵消 是極性分子 F1 F2 F3 F 平面三角形 對(duì)稱(chēng) 鍵的極性互相抵消 F合 0 是非極性分子 109 28 正四面體型 對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu) C H鍵的極性互相抵消 F合 0 是非極性分子 常見(jiàn)分子的構(gòu)型及分子的極性 雙原子分子 H2 Cl2 HCl H2O CO2 三原子分子 四原子分子 NH3有107 30三角錐型極性 BF3有120 平面三角形非極性 CH4有109 50正四面體型非極性 五原子 無(wú)無(wú)直線型非極性 有無(wú)直線型極性 有180 直線型非極性 有104 50折線型極性 4 等電子體原理 并且價(jià)電子總數(shù) 最外層電子總數(shù) 相同 1 定義 原子總數(shù)相同 可以是分子與分子之間 分子與離子之間 離子與離子之間 2 等電子體結(jié)構(gòu)具有相似性 請(qǐng)寫(xiě)出具有10個(gè)電子的微粒 分子 HF H2O NH3 CH4 Ne 陽(yáng)離子 Na Mg2 Al3 NH4 H3O 陰離子 OH NH2 N3 O2 F 相似相溶原理 極性分子易溶于極性分子溶劑中 如HCl易溶于水中 非極性分子易溶于非極性分子溶劑中 如CO2易溶于CS2中 練習(xí) 用萃取法從碘水中分離碘 所用萃取劑應(yīng)具有的性質(zhì)是 不和碘或水起反應(yīng) 能溶于水 不溶于水 應(yīng)是極性溶劑 應(yīng)是非極性溶劑A B C D C 5 研究分子極性的實(shí)際意義 問(wèn) 1 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些化學(xué)鍵 2 什么叫配位鍵 一個(gè)原子提供一對(duì)電子 與另一個(gè)接受電子的原子形成的共價(jià)鍵 即 成鍵的兩個(gè)原子一方提供孤對(duì)電子 一方提供空軌道而形成的共價(jià)鍵 3 試舉一例含配位鍵的物質(zhì) 銨鹽 水合氫離子 四 配合物 在水溶液中 Cu2 與NH3是如何結(jié)合成 Cu NH3 4 2 的呢 配體有孤電子對(duì) 中心離子有空軌道 配位鍵的存在是配合物與其它物質(zhì)最本質(zhì)的區(qū)別 1 配合物的概念 概念 由提供孤電子對(duì)配體與接受孤電子對(duì)中心原子 離子以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱(chēng)為配合物 請(qǐng)思考NH4Cl是否是配合物 2 配合物的組成 內(nèi)界是配位單元 外界是簡(jiǎn)單離子 內(nèi)外界間是完全電離的 K3 Cr CN 6 內(nèi)界 外界 內(nèi)界又由中心原子 離子和配位體及配位數(shù)構(gòu)成 1 內(nèi)界與外界 Cu NH3 4 SO4 2 中心原子 配位體 含配位原子 配位數(shù) 中心原子 能夠接受孤電子對(duì)的離子 多為過(guò)渡金屬元素的離子 配位體 提供孤電子對(duì)的分子或離子 其中提供孤電子對(duì)的原子叫配位原子 常見(jiàn)的配位原子有鹵素原子X(jué) O S N P C 配位數(shù) 常見(jiàn)金屬離子配位數(shù) 配合物中心原子 離子 價(jià)態(tài)的判斷 Ag NH3 2 OH Co NH3 6 Cl3K4 Fe CN 6 K Pt NH3 Cl3 Co NH3 5Cl NO3 2 Cr H2O 5Cl Cl2 H2O 配離子的電荷 中心原子與配位體電荷的代數(shù)和 在做銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí) 需要配制銀氨溶液 請(qǐng)回答 銀氨溶液的配制過(guò)程 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式 配制過(guò)程 在5 的硝酸銀溶液中逐滴加入2mol L的氨水 直至生成的沉淀恰好完全溶解 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 先出現(xiàn)沉淀 繼續(xù)滴加氨水后沉淀溶解生成無(wú)色澄清溶液 AgNO3 NH3 H2O AgOH NH4NO3 AgOH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2O Ag NH3 2 OH Ag NH3 2 OH 4 配合物的結(jié)構(gòu) 配合物的中心原子 配位體的種類(lèi)和數(shù)目的不同 可以形成不同空間構(gòu)型的配合物 P70 71 幾種配合物的空間構(gòu)型 直線形正四面體 練習(xí)題1 向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀溶解可形成 Ag NH3 2 配離子 Ag 空的軌道和軌道可以形成雜化軌道 NH3分子中N原子有對(duì)孤電子對(duì) N原子上的孤電子對(duì)進(jìn)入Ag 空的雜化軌道形成配位鍵 Ag 有個(gè)空的雜化軌道 可以接受2個(gè)NH3分子提供的孤電子對(duì) 形成型的 Ag NH3 2 5s 5p sp 1 sp 2