杂化轨道理论+分子极性

注意点
(1)只有能量相近的轨道才能相互杂化。 只有能量相近的轨道才能相互杂化。 只有能量相近的轨道才能相互杂化 (2)形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目。 形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目。 形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目 (3)杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道 --因为杂化 杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道 因为杂化 轨道的形状变成一头大一头小了,用大的一头与其他原 轨道的形状变成一头大一头小了 用大的一头与其他原 子的轨道重叠,重叠部分显然会增大 重叠部分显然会增大。 子的轨道重叠 重叠部分显然会增大。
例如： 例如：SO42- : n=(6+0+2)/2=4
2.确定电子对的空间构型： 确定电子对的空间构型： 确定电子对的空间构型 n=2 n=3 n=4
价层电子对数 电子对排布方 式
直线形 平面三角形 四面体
2 直线形 3 平面三角形 4 5 6
正四面 三角双 八面体 体 锥
3.确定中心原子的孤对电子对数，推断分 确定中心原子的孤对电子对数， 确定中心原子的孤对电子对数 子的空间构型。 子的空间构型。 (1) 孤对电子 孤对电子=0: 分子的空间构型=电子对的空间构型 分子的空间构型 电子对的空间构型 例如： 例如：
原则： 主族序数； 原则：①A的价电子数 =主族序数；
例：B:3，C:4，N:5，O:6，X:7，稀有气体 ， ， ， ， ，稀有气体:8
②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电子, 配体 ： 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； ③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。 正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
碳的sp 碳的 2杂化轨道
夹角为180 180° 3. sp 杂化 夹角为180°的直线形杂化轨道
杂化成新轨道： 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道 杂化轨道。 和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
z
z
180° °
z
z
y x x
y x
y x
y
BeCl2分子形成
2s 2p 激发 Be基态 基态 激发态 2s 2p 杂化 直线形
1. sp3 杂化
原子形成分子时,同一原子中能量相近的一个 轨道与三个 原子形成分子时 同一原子中能量相近的一个ns轨道与三个 同一原子中能量相近的一个 np轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 3 杂化轨道 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为sp 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 杂化轨道.
几种常见的杂化轨道类型
杂化类型 杂化轨道排 布 杂化轨道中 孤对电子数 sp 直线 形
0
sp2 三角 形
0 0
sp3 四 面 体
1
2
分子空间构 直线 三角 正四面 三角锥 角 形 型 形 形 体 形 BeCl2 BF3 CCl4 NH3 H2O 实 例 o 107o18' 104o45' 180° 120° 109 28' ° 键 角 °
键使得苯分子的结构非常稳定,能量很低 能量很低。 大 键使得苯分子的结构非常稳定 能量很低。
1.苯分子中 既不存在碳碳单键 也不存在碳碳双键。而是 苯分子中,既不存在碳碳单键 也不存在碳碳双键。 苯分子中 既不存在碳碳单键,也不存在碳碳双键 六条碳碳键完全相同,介于碳碳单键和碳碳双键之间 介于碳碳单键和碳碳双键之间。 六条碳碳键完全相同 介于碳碳单键和碳碳双键之间。 2.苯分子在发生化学反应时，不破坏大 π 键的取 苯分子在发生化学反应时， 苯分子在发生化学反应时 代反应相对容易； 代反应相对容易；而需要破坏大 π 键的加成反 应和氧化反应则困难的多。 应和氧化反应则困难的多。
π
基态N的最外层电子构型为 基态 的最外层电子构型为 2s22p3，在H影响 影响 的一个2s轨道和三个 轨道进行sp 轨道和三个2p 下，N 的一个 轨道和三个 轨道进行 3 不等性 杂化，形成四个sp 杂化轨道。其中三个sp 杂化，形成四个 3 杂化轨道。其中三个 3杂化轨 道中各有一个未成对电子，另一个sp 道中各有一个未成对电子，另一个 3 杂化轨道被 孤对电子所占据。 孤对电子所占据。 N 用三个各含一个未成对电子 杂化轨道分别与三个H 轨道重叠， 的sp3 杂化轨道分别与三个 的1s 轨道重叠，形成 由于孤对电子的电子云密集在N 三个 N−H 键。由于孤对电子的电子云密集在 的 周围， 周围，对三个 N−H 键的电子云有比较大的排斥作 用，使 N−H 键之间的键角被压缩到 107o18' ，因此 NH3 的空间构型为三角锥形。 的空间构型为三角锥形。
解:电子对对数 电子对对数 电子对构型
AlCl3
3
三角形
H 2S
4
正四面体
SO324
正四面体
NH4+
4
正四面体
NO2
3
三角形
孤电子对对数
0
Cl Al Cl Cl
2
S H H
4
S O O O
4
H N H H H
1
N O O
分子构型
三角形
V字构型 字构型
三角锥
正四面体
V字形 字形
练 习
分子 CO2 BeH2 价电子 2 2 对数 价电子 对排布 BF3 CH4
分子的空间 构型
SP3 SP SP2 SP3 SP3 SP2
2 3 4 4 3
直线
平面三角形 正四面体 正四面体 平面三角形
0 0 0 1 2 1
正四面体 直线
平面三角形 三角锥 V形 形 V形 形
基态O 的最外层电子构型为2s 基态 的最外层电子构型为 22p4，在 H 的 影响下， 采用sp 不等性杂化，形成四个sp 影响下，O 采用 3 不等性杂化，形成四个 3 杂 化轨道， 化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电 子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占 用两个各含有一个未成对电子的sp 据。O 用两个各含有一个未成对电子的 3杂化轨 道分别与两个H 轨道重叠， 道分别与两个 的 1s 轨道重叠，形成两个O−H 由于O的两对孤对电子对两个 键。由于 的两对孤对电子对两个O−H 键的成键 电子有更大的排斥作用， 电子有更大的排斥作用，使O−H 键之间的键角被 的空间构型为角型。 压缩到 104o45' ，因此 H2O 的空间构型为角型。
BeH 2 n=
1 2 (2+2)=2 1 (3+3)=3 2 1 (4+4)=4 2
直线形 平面三角形 四面体
BF3
n=
CH 4 n=
(2)孤对电子 ：分子的空间构型不同于电 孤对电子≠0 孤对电子 子对的空间构型。 子对的空间构型。 n 3 4
孤对 电子 电子对的 空间构型 分子的 空间构型
例 SnCl2 NH3 H2O
2s 2p 激发 2s 2p 正四面体形
C的基态 的基态
激发态
sp3 杂化态
H C H H
109°28’ °
H
2. sp2 杂化
同一个原子的一个ns轨道与两个 轨道进行杂化组合 同一个原子的一个 轨道与两个np轨道进行杂化组合 轨道与两个 杂化轨道. 为sp2杂化轨道
杂化:三个夹角为120 120° sp2杂化:三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道
1 1 2
平面三角形 四面体 四面体
V形 形 三角锥 V形 形
各种电子对的斥力大小:孤对 孤对电子 各种电子对的斥力大小 孤对-孤对电子 孤 孤对 孤对电子>孤 成键电子>成键 成键电子>成键 对-成键电子 成键 成键电子 成键 单电子 成键电子 成键-成键电子 成键-单电子
（3）判断共价分子结构的实例 ） 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、 构型;要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分 子构型. 子构型.
二、确定分子空间构型的简易方法： 确定分子空间构型的简易方法： 1、价层电子对互斥理论
共价分子的几何外形取决于分子价层电子对 共价分子的几何外形取决于分子价层电子对 数目和类型。分子的价电子对（ 数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对 和孤电子对）由于相互排斥作用, 相互排斥作用 和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能 远离以减小斥力而采取对称的空间构型 而采取对称的空间构型。 远离以减小斥力而采取对称的空间构型。 各种电子对的斥力大小:孤对 孤对电子 各种电子对的斥力大小 孤对-孤对电子 孤 孤对 孤对电子>孤 成键电子>成键 成键电子>成键 对-成键电子 成键 成键电子 成键 单电子 成键电子 成键-成键电子 成键-单电子 如何确定价层电子对数？ 如何确定价层电子对数？
当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时 碳原子的 当碳原子与 个氢原子形成甲烷分子时,碳原子的 轨 个氢原子形成甲烷分子时 碳原子的2s轨 道和3个 轨道这 个轨道会发生混杂,混杂时保持轨 轨道这4个轨道会发生混杂 道和 个 2p轨道这 个轨道会发生混杂 混杂时保持轨 道总数不变,得到 个能量相等、 成分相同的sp 得到4个能量相等 道总数不变 得到 个能量相等 、 成分相同的 3 杂化 轨道,夹角 轨道 夹角109 ° 28 ′, 如下图所示： 如下图所示： 夹角
sp杂化态 杂化态 直线形
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180° °
Cl
Be
Cl
键合 化合态
请用杂化轨道理论分析乙炔的成键情况 请用杂化轨道理论分析乙炔的成键情况 乙炔
乙炔
碳的sp杂化轨道 碳的 杂化轨道
请用杂化轨道理论分析苯分子的成键情况 请用杂化轨道理论分析苯分子的成键情况 苯分子
苯
杂化轨道理论很好的解释了苯的结构与性质的特殊性
。
120° ° z z z z
y x x
y x
y x
y
F
BF3分子形成
2s 2p
120° B F
2s 2p
F
激发
正三角形
B的基态 的基态
激发态
sp2 杂化态
用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况 用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况 乙烯分子
sp2杂化的 杂化的C sp2杂化的 杂化的C 分子中2 相互靠拢 分子中2个平行 形成σ 轨道形成π 形成σ−骨架 的p轨道形成π 键 轨道形成
1、共价键的形成条件? 、共价键的形成条件 2、共价键的成键特征是什么？ 、共价键的成键特征是什么？ 按照共价键的成键过程中,一个原子有几个未成对电 按照共价键的成键过程中 一个原子有几个未成对电 通常只能和几个自旋相反的电子形成共价键,所以 子,通常只能和几个自旋相反的电子形成共价键 所以 通常只能和几个自旋相反的电子形成共价键 在共价分子中,每个原子形成共价键的数目是一定,这 每个原子形成共价键的数目是一定 在共价分子中 每个原子形成共价键的数目是一定 这 就是共价键的“饱和性” 如 而不是 而不是H 。 就是共价键的“饱和性”.如HF而不是 2F。
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型的具体步骤： 中心原子,X—配位原子 ： 配位原子) 以AXm为例 (A—中心原子 中心原子 配位原子 1.先确定中心原子的价层电子对数 ， 先确定中心原子的价层电子对数n， 先确定中心原子的价层电子对数
n= 中心原子的价电子数 + 每个配位原子提供的价电子数 × m 2
一.杂化轨道理论简介 杂化轨道理论简介
原子在形成分子时,为了增强成键能力, 原子在形成分子时,为了增强成键能力,使分子的 稳定性增加, 稳定性增加,趋向于将不同类型的原子轨道重新 组合成能量、 组合成能量、形状和方向与原来不同的新原子轨 这种重新组合称为杂化; 道;这种重新组合称为杂化;杂化后的原子轨道称 为杂化轨道. 为杂化轨道.
H2O NH3
3
4
4
4
平面三 直线形 角形
正四面体
有无孤 无 有 对电子 分子空 直线形 平面三 正四 三角 V形 形 间结构 角形 面体 锥形
分子 中心原子 电子对的空 的价电子 间排布 对数 SiCl4 4 正四面体 CS2 BF3 PCl3 OF2 SO2
中心原子 的杂化轨 道类型
中心原 子孤对 电子对
C原子的电子排布式是 22s22p2,从轨道表示式 原子的电子排布式是1s 原子的电子排布式是 从轨道表示式 C 看出只有两个未成对电子,只能 2s 2px 2py 2pz 看出只有两个未成对电子 只能 形成两个共价键,但甲烷 但甲烷CH 形成两个共价键 但甲烷 4分子中形成四个共价 且键角是109.50,怎么解释 怎么解释? 键,且键角是 且键角是 怎么解释 为解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论. 为解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论.