分子的空间构型
化学键与分子的空间构型
化学键与分子的空间构型化学键是化学中的一个重要概念，它是描述原子之间结合的力。
在化学键的形成中，电子在原子之间转移、共享或重排，从而形成化学键。
通过化学键，原子可以组合成分子，并且这些分子的三维空间构型对它们在化学反应中的性质和活性起着至关重要的影响。
分子的空间构型是指分子中原子的空间排列方式。
原子之间的化学键的性质决定了分子的空间构型。
例如，共价键是由共享电子形成的一种连接形式。
共价键的键长和键角对分子的结构起着重要作用。
不同键长和键角会导致分子的不同构型。
例如，氨分子（NH3）和水分子（H2O）中的键角不同，从而使得氨分子呈现三角锥形构型，而水分子呈现微弯的构型。
除了共价键，离子键也是分子空间构型的一个重要因素。
离子键是由原子之间的电荷吸引力形成的。
正离子和负离子通过电荷吸引力相互结合形成离子键。
离子键的键能较高，使得离子在晶体中排列有序。
这种有序排列决定了离子晶体的空间构型。
例如，氯化钠晶体中，钠离子和氯离子以菱形密堆积的方式排列，形成立方晶系的构型。
另一种常见的化学键类型是金属键。
在金属中，金属原子之间通过顺滑的电子云相互结合形成金属键。
由于金属键的性质，金属具有良好的导电性和导热性。
金属键的强度和金属原子之间的排列方式决定了金属的物理性质和力学性质。
例如，钢中的铁原子通过金属键排列有序，形成具有高强度和韧性的晶格结构。
还有一种特殊的化学键类型是氢键。
氢键是由氢原子与较电负的原子（如氮、氧、氟）之间的电荷吸引力形成的键。
氢键通常较强，但比共价键和离子键弱。
氢键在生物体系中起着重要的作用。
例如，DNA分子的螺旋结构就是由氢键稳定的，这使得DNA能够保存遗传信息。
化学键的性质和分子的空间构型是相互关联的。
化学键的类型和强度决定了分子的整体结构。
分子的空间构型会影响分子的性质和反应性质。
例如，如果一个分子具有线性构型，那么它的极性可能较强，从而影响溶解度和反应性。
此外，分子的空间构型还与分子之间的相互作用有关，从而影响化学反应的速率和选择性。
分子的空间构型(课件PPT)
为平面正三角形。
BF3分子形成
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
B
120°
F
F
sp2 杂化态
碳的sp2杂化轨道
sp2 杂 化 ： 三 个 夹 角 为 120° 的 平 面 三 角 形 杂 化轨道。
等性sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨 道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威 5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳 6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立 7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清 8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁 9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚 10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基
BeCl2分子形成
2p 2s
2p 2s
激发
直线形 杂化
Be基态
Cl
180
Be Cl
激发态
键合
sp杂化态 直线形
化合态
碳的sp杂化轨道
sp 杂 化 ： 夹 角 为 180° 的直线形杂化轨道。
化学分子的空间构型和立体异构体
非对映异构体（非对映体）
01
02
03
定义
在含有两个或多个手性中 心的分子中，具有不同空 间构型的异构体，但它们 不是镜像关系。
性质
非对映异构体具有不同的 物理和化学性质，包括旋 光性、溶解度和生物活性 等。
命名
通常使用系统命名法或习 惯命名法来区分不同的非 对映异构体。
外消旋混合物和内消旋化合物
反应速率
立体异构体在化学反应中的反应 速率可能存在差异，这与其分子
结构和反应机理有关。
反应选择性
立体异构体可能对某些化学反应具 有不同的选择性，即优先发生某种 反应。
稳定性
立体异构体的稳定性可能存在差异 ，这与其分子内的相互作用和能量 状态有关。
生物活性差异
药效差异
在药物化学中，立体异构体可 能具有不同的药效，即治疗作
手性药物合成策略
手性源合成
利用天然手性化合物或手性试剂进行合成，获得具有特定立体构 型的药物分子。
手性助剂法
在反应过程中加入手性助剂，通过与底物形成暂时的手性环境来 引导反应按照特定立体构型进行。
手性催化剂法
利用手性催化剂对底物进行不对称催化反应，获得具有特定立体 构型的产物。
不对称催化反应在药物合成中应用
分子轨道形成原理与能量关系
线性组合原子轨道（LCAO）
01
分子轨道由原子轨道线性组合而成，形成成键轨道、反键轨道
和非键轨道。
能量关系
02
成键轨道能量低于原子轨道，反键轨道能量高于原子轨道，非
键轨道能量与原子轨道相近。
洪特规则与泡利不相容原理
03
在填充分子轨道时，需遵循洪特规则和泡利不相容原理，即电
不对称氢化反应
解析有机物分子中原子共平面、共直线问题_【最全面】
解析有机物分⼦中原⼦共平⾯、共直线问题_【最全⾯】如何分析有机物分⼦中原⼦共平⾯的问题分⼦内原⼦共线、共⾯的判定，仅为⼀维、⼆维想象，但存在线⾯、⾯⾯的交叉，所以有⼀定的难度。
⼀、⼏个特殊分⼦的空间构型1.常见分⼦的空间构型：①CH4分⼦为正四⾯体结构，其分⼦最多有3个原⼦共处同⼀平⾯。
②⼄烯分⼦中所有原⼦共平⾯。
③⼄炔分⼦中所有原⼦共直线。
④苯分⼦中所有原⼦共平⾯。
⑤H—CHO分⼦中所有原⼦共平⾯。
（1）熟记四类空间构型中学有机化学空间结构问题的基⽯是甲烷、⼄烯、⼄炔和苯的分⼦结构。
甲烷型：正四⾯体结构，4个C—H健不在同⼀平⾯上凡是碳原⼦与4个原⼦形成4个共价键时，空间结构都是正四⾯体结构以及烷烃的空间构型 5个原⼦中最多有3个原⼦共平⾯。
⼄烯型：平⾯结构。
六个原⼦均在同⼀平⾯上凡是位于⼄烯结构上的六个原⼦共平⾯。
⼄炔型：直线型结构。
四个原⼦在同⼀条直线上凡是位于⼄炔结构上的四个原⼦共直线。
苯型：平⾯正六边形结构。
六个碳原⼦和六个氢原⼦共平⾯凡是位于苯环上的12个原⼦共平⾯。
（2）理解三键三⾓三键：C—C键可以旋转，⽽C=C键、C≡C键不能旋转。
三⾓：甲烷中的C—H键之间的夹⾓为109°28′，⼄烯和苯环中的C—H键之间的夹⾓为120°，⼄炔中的C—H键之间的夹⾓为180°。
2.单键的转动思想有机物分⼦中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等可转动。
⼆、结构不同的基团连接后原⼦共⾯分析例1请分析苯⼄炔(C CH)分⼦中最多有多少个原⼦共平⾯?分析：与C CH直接相连的苯环上的碳原⼦相当于C C HH分⼦中1个氢原⼦所处的位置，应与C CH在同⼀条直线上；与苯环相连的C CH中碳原⼦相当于苯分⼦中氢原予所处的位置，应在苯环所在的平⾯内。
由此可知C CH所在直线上有两点在苯环的平⾯内，所以苯⼰炔分⼦中所有原⼦均在同⼀平⾯，即苯⼄炔分⼦中8个碳原⼦、6个氢原⼦均在同⼀平⾯内。
分子的空间构型
SP3杂化
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。由于每个轨道中都含有1/4 的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨 道称之为 sp3杂化轨道。
为了四个杂化轨道在空间尽可能远离,使轨道间的排 斥最小,四个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体 的四个顶点.
种轨道称之为sp2杂化轨道。
sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图
sp2杂化轨道的形成和特点：
由1个s轨道与2个p轨道组合成3个sp2 杂化轨
道的过程称为sp2 杂化。每个sp2 杂化轨道中含有1/3 的s轨道成分和2/3的p轨道成分。
为使轨道间的排斥能最小，3个sp2杂化轨道呈正 三角形分布，夹角为1200。当3个sp2杂化轨道分别与 其他3个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面 三角形构型的分子。
SP 2 2 180° 直线形 BeCl2 CO2 HgCl2 [Ag(NH3)2]+
SP2 3 3 120° 平面三 角形 BF3 COCl2 NO3— CO32—
SP3 4 4 109.5° 四面体 CH4 CCl4 CHCl3 PO43— 三角 双锥 PCl5 八面体 SF6
价电子 对数目 杂化类 型 理想几 何构型
注：在化合物中以等电子观点看：O－ 和F、Cl、NH2相当，O和CH2、NH相当。 则：
NO2 NOCl NO3 NO2 Cl
1个O 换 成 1个Cl
-
1个O 换 成1个Cl
-
CO3 COCl2
CH 3CH 2 CH 3 CH 3OCH 3
第一单元
分子构型与物质的性质
一 分子的空间构型
分子的空间构型 三原子分子的空间构型有直线型和V型两种.如 CO2分子为直线型,而水的空间构型为V型,键角为 104.5°
分子的空间构型(cc)
交流与讨论：
s轨道和p轨道参加的杂化，其杂化类型除了sp3杂化外，还 有sp2杂化、sp杂化等，杂化轨道的空间分布见课本图4—4。
结合BF3和BeCl2分子模型的动画，请思考下列问题： 1、为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B、Be原子的价电子排
2、杂化轨道理论为我们认识、理解分子的 空间构型打开了一扇窗户。
激发态
sp2 杂化轨 （道平面正三角形）
三、Be原子 sp 杂化和BeCl2分子的空间构型
2p
2p
2p
2s
激发 2s
பைடு நூலகம்杂化
Be原子的基态
激发态
sp杂化轨道 （直线型）
科学探究：
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成 键情况。（提示：杂化轨道只用于形成σ键或用 来容纳未参与成键的孤对电子）
1、C原子的价电子排布应如何改变？请用轨 道表示式表示C原子的价电子结构的改变。
2、C原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形 成了几个什么类型的杂化轨道？
3、试分析C2H4和C2H2分子中共价键的成键情 况以及分子的空间构型。
请注意分析分子中π键（两个原子p轨道和p 轨道“肩并肩”的重叠）的形成
本课小结：
1、本堂课学习了sp3、sp2和sp三种主要的 原子轨道杂化的类型，通过杂化轨道理论很好的 解释了CH4、BF3、BeCl2和C2H4等常见分子的空间 构型。
布应如何改变？用轨道表示式表示B、Be原子的价电子结构的改 变。
2、B、Be原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形成了几个 什么类型的杂化轨道？
3、试分析BF3和BeCl2分子中共价键的成键情况以及分子的 空间构型。
[高二理化生]典型分子的空间构型
![[高二理化生]典型分子的空间构型](https://img.taocdn.com/s3/m/3f5d451d551810a6f424864f.png)
sp2 键，另两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s
轨道重叠(chóngdié)形成两个sp2-s键，两个pz轨道
分别从侧面相互重叠(chóngdié)，形成P-P键，形成
乙烯分子。
第二十页，共32页。
总结二：总结sp1、 sp2杂化要点
杂化类型
参与杂化的原 子轨道
未参与杂化的价 电子层轨道
杂化后的轨道 及数目
3个sp2杂化轨道
4个sp3杂化轨道
杂化轨道间 夹角
1800
1200
1090 28’
空间构型
直线
正三角形
正四面体
共价键类型 3σ键
与数量
２个ｐ-ｐ键
5σ键 1个ｐ-ｐ键
4个σ键
第二十五页，共32页。
【问题解决一：NH3分子的形成过程(guòchéng)及空间 构型】
通过上述结论我们知道：“杂化类型与杂化轨道(guǐdào) 空间构型及夹角相对应”。事实验证：氨气中氮原子采用 sp30，我们的结论与事实有矛盾，这是为什么？通过小 组讨论分析氨分子的形成过程解决下面的问题。 1、氮原子的杂化过程及各个杂化轨道(guǐdào)中电子的 数目。 2、各个键的形成过程。 00的原因。
问2、通过观察示意图，描述甲烷(jiǎ wán)中共价键的形成过程
4+
1s
H
→
sp3
C
CH4
第八页，共32页。
总结一：sp3杂化的要点
杂化类型 四个H原子分别以4s个p3 s轨道与C 原子上的四个sp3杂化轨道相互
参与杂化的原子轨重道叠后，形成(x1í个nsg+ch3个énpg)了四
杂化后的轨道及数个的目性质s-、sp能3的量4(gσ和个u键ǐs键dpà。3角o杂) 都化轨完道全相同
判断分子空间几何构型的简单方法
判断分子空间几何构型的简单方法以下用G表示电子对数目,V表示分子中所有原子最外层电子数的与,n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数,m表示孤电子对数目,r表示配位原子中氢原子的个数。
当配位原子中没有氢原子且V≥16时:V=8n＋2m,G=m＋n 例:CO2分子构型的判断V=4＋6×2=8n＋2m,这里n=2,∴m=0,∴G=m＋n=0＋2=2,所以CO2的分子构型为直线型BF3分子构型的判断V=3＋7×3=8n＋2m,这里n=3,∴m=0,∴G=m＋n=0＋3=3,所以BF3的分子构型为三角形PCl5分子构型的判断V=5＋7×5=8n＋2m,这里n=5,∴m=0,∴G=m＋n=0＋5=5,所以PCl5的分子构型为三角双锥SF4分子构型的判断V=6＋7×4=8n＋2m,这里n=4,∴m=1,∴G=m＋n=1＋4=5,所以SF4的分子构型为变形四面体BrF3分子构型的判断V=7＋7×3=8n＋2m,这里n=3,∴m=2,∴G=m＋n=2＋3=5,所以BrF3的分子构型为T型SF6分子构型的判断V=6＋7×6=8n＋2m,这里n=6,∴m=0,∴G=m＋n=0＋6=6,所以SF6的分子构型为八面体XeF4分子构型的判断V=8＋7×4=8n＋2m,这里n=4,∴m=2,∴G=m＋n=2＋4=6,所以XeF4的分子构型为正方形当配位原子中有氢原子且V＜16时:V=2r＋8n＋2m, G=m＋n＋r。
例:CH4分子构型的判断V=4＋1×4=2r＋8n＋2m,这里r=4,n=0,∴m=0, ∴G=m＋n＋r=0＋0＋4=4,所以CH4的分子构型为四面体NH3分子构型的判断V=5＋1×3=2r＋8n＋2m,这里r=3,n=0,∴m=1,∴G=m＋n＋r=1＋0＋3=4,所以NH3的分子构型为三角锥 H2O分子构型的判断V=6＋1×2=2r＋8n＋2m,这里r=2,n=0,∴m=2,∴G=m＋n＋r=2＋0＋2=4,所以H2O的分子构型为V型HClO分子构型的判断V=1＋7＋6=2r＋8n＋2m,这里r=1,n=1,∴m=2,∴G=m＋n＋r=2＋1＋1=4,所以HClO的分子构型为V型HNO分子构型的判断V=1＋5＋6=2r＋8n＋2m,这里r=1,n=1,∴m=1,∴G=m＋n＋r=1＋1＋1=3,所以HNO的分子构型为V型HCN分子构型的判断V=1＋4＋5=2r＋8n＋2m,这里r=1,n=1,∴m=0,∴G=m＋n＋r=0＋1＋1=2,所以HCN的分子构型为直线型注:以上所介绍的方法只有当V为偶数时才适用,当V为奇数时,只需将V与G瞧成比它们大1的偶数即可！。
分子的空间构型与分子性质 PPT课件
2s
2p
激发 2s
2p
正四面体形
C的基态
H
C
H
H
H
激发态
109.5°
sp3 杂化态
等性sp3 杂化
原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。
sp3杂化： 三个夹角为109 28 ′的正 四面体型形杂化轨道。
等性sp2 杂化
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对排布方式 直线形 平面三角形 四面体 三角锥 八面体
价层电子对互斥理论的应用实例
（一） CH4 的空间构型
在CH4 中，C 有4个电子，4个H 提供4个电子，C 的价 层电子总数为8个，价层电子对为4对 。C 的价层电子对 的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对， 因此 CH4 的空间构型为正四面体。
价层 电子 对数
价层
电子
对排 布
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
实例
5
0 AB5
三角双锥 PCl5
4 三角 5 双锥
3
1 AB4 2 AB3
变形四面 体
SF4
T形
ClF3
2
3 AB2
直线形
I
3
价层 价层电 成键 孤对 分子 电子对的排 分子构型 实 例
电子 子对排 电子 电子 类型 布方式
极性分子和非极性分子
极 性 分 子：分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来电 荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为 极性分子。
非极性分子：分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看， 电荷的分布是均匀的，对称的，这样的分子为极 性分子。
判断分子空间几何构型的简单方法
判断分子空间几何构型的简单方法以下用G表示电子对数目，V表示分子中所有原子最外层电子数的和，n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数，m表示孤电子对数目，r表示配位原子中氢原子的个数。
当配位原子中没有氢原子且V≥16时：V=8n＋2m，G=m＋n 例：CO2分子构型的判断V=4＋6×2=8n＋2m，这里n=2，∴m=0,∴G=m＋n=0＋2=2，所以CO2的分子构型为直线型BF3分子构型的判断V=3＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=0,∴G=m＋n=0＋3=3，所以BF3的分子构型为三角形PCl5分子构型的判断V=5＋7×5=8n＋2m，这里n=5，∴m=0,∴G=m＋n=0＋5=5，所以PCl5的分子构型为三角双锥SF4分子构型的判断V=6＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=1,∴G=m＋n=1＋4=5，所以SF4的分子构型为变形四面体BrF3分子构型的判断V=7＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=2,∴G=m＋n=2＋3=5，所以BrF3的分子构型为T型SF6分子构型的判断V=6＋7×6=8n＋2m，这里n=6，∴m=0,∴G=m＋n=0＋6=6，所以SF6的分子构型为八面体XeF4分子构型的判断V=8＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=2,∴G=m＋n=2＋4=6，所以XeF4的分子构型为正方形当配位原子中有氢原子且V＜16时：V=2r＋8n＋2m， G=m＋n＋r。
例：CH4分子构型的判断V=4＋1×4=2r＋8n＋2m，这里r=4，n=0，∴m=0，∴G=m＋n＋r=0＋0＋4=4，所以CH4的分子构型为四面体NH3分子构型的判断V=5＋1×3=2r＋8n＋2m，这里r=3，n=0，∴m=1，∴G=m＋n＋r=1＋0＋3=4，所以NH3的分子构型为三角锥 H2O分子构型的判断V=6＋1×2=2r＋8n＋2m，这里r=2，n=0，∴m=2，∴G=m＋n＋r=2＋0＋2=4，所以H2O的分子构型为V型HClO分子构型的判断V=1＋7＋6=2r＋8n＋2m，这里r=1，n=1，∴m=2，∴G=m＋n＋r=2＋1＋1=4，所以HClO的分子构型为V型HNO分子构型的判断V=1＋5＋6=2r＋8n＋2m，这里r=1，n=1，∴m=1，∴G=m＋n＋r=1＋1＋1=3，所以HNO的分子构型为V型HCN分子构型的判断V=1＋4＋5=2r＋8n＋2m，这里r=1，n=1，∴m=0，∴G=m＋n＋r=0＋1＋1=2，所以HCN的分子构型为直线型注：以上所介绍的方法只有当V为偶数时才适用，当V 为奇数时，只需将V和G看成比它们大1的偶数即可！。
分子的空间构型杂化轨道理论
难以给出精确的预测。
杂化轨道理论的发展方向
扩展到非共价分子
发展能够适用于非共价分 子的杂化轨道理论，以更 好地解释金属、离子等分 子的性质。
引入量子力学
将量子力学原理与杂化轨 道理论相结合，以更精确 地描述电子行为和分子性 质。
复杂分子结构研究
深入研究复杂分子结构， 发展更精确的模型和方法， 以解释和预测复杂分子的 性质和行为。
杂化后的轨道称为杂化轨道，它们具有与原始原子轨道不同的形状和取向，可以与其他原子 轨道相互作用形成更稳定的化学键。
杂化轨道理论可以用来预测分子的空间构型和化学键的性质，是现代化学键理论的重要组成 部分。
杂化轨道理论的发展历程
01
1930年代
德国化学家鲍林和美国化学家斯莱特提出了杂化轨道理论的基本概念，
杂化轨道理论在化学反应机理、物质结构和性质预测等方 面具有广泛的应用。通过了解分子的杂化方式，可以预测 分子的性质和反应活性，从而指导化学反应的设计和合成 。
在药物设计和材料科学中，了解分子的杂化方式对于预测 分子的生物活性、稳定性、导电性等性质至关重要。通过 合理设计分子的杂化方式，可以开发出具有特定功能的新 型药物或材料。
3
分子所处的环境
温度、压力、溶剂等环境因素对分子构型有一定 影响。
分子构型与化学反应的关系
01
02
03
反应活性
某些特定的分子构型有利 于化学反应的进行，如碳 正离子的平面构型更易发 生亲电取代反应。
选择性
在某些化学反应中，特定 的分子构型可能导致产物 具有更高的选择性。
反应机理
分子构型影响化学反应的 机理，如环己烯的椅式构 型有利于顺式加成反应的 进行。
分子的空间构型杂化轨道理论
分子的空间构型 PPT
BeCl2分子形成
2p 2s
2p
2s 激发
杂化 直线形
Be基态
180
Cl Be
激发态
Cl
键合
sp杂化态 直线形
化合态
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？
sp3
C－C
sp2
C＝C
sp
C≡C
2、判断中心原子的杂化类型一般方法
（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。
思考:CH4、H2O、NH3分子中的中心原 子均采用SP3杂化，但为何键角存在差异？
等电子体原理
具有相同的通式——ABm，而且价电子总数相等的分子 或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电子体原理”。 这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括 化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为180或90 等特定的角度。
2s
2p
激发 2s
2p
杂化 正四面体形
C的基态
H
C
H
H
H
激发态
109°28’
sp3 杂化态
sp3 杂化
原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。
SP2
思考题：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。
CO2 和 N2O 。
Li Be B C N O F Ne
分子的空间构型_杂化轨道理论
3
AB3 三角锥形
等电子体原理
具有相同的通式——ABm，而且价电子总数和原子数目 相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电 子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体 结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键 角为180或90等特定的角度。
（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2， 价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上 没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为 180。
（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数 32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立 体结构；
（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总 价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨 道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电 子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式， 没有p-pp键或p-p大键，它们的路易斯结构式里的重键是 d-p大键。
n=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数×m
原则：
±离子电荷数
②配体X：H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；
③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
•确定电子对的空间构型： n=2 直线形 n=3 平面三角形 n=4 正四面体
•确定中心原子的孤对电子对数，推断分子 的空间构型。
平面 三角形
109.5º 正四面体
杂化轨道 数目
2
3
4
思考
BF3分子形成过程
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
化合物的结构与分子的空间构型
化合物的结构与分子的空间构型化合物的结构和分子的空间构型是化学领域中重要的概念。
化合物的结构决定了其性质和行为，而分子的空间构型则描述了分子中原子的排列方式和空间取向。
通过研究化合物的结构和分子的空间构型，我们可以深入了解化学反应机理、材料特性以及生物活性等方面。
一、化合物的结构化合物的结构是指其组成元素之间的连接方式及原子之间的相对位置。
根据化学键的特性，化合物的结构可以分为离子化合物和共价化合物两类。
离子化合物通常由正负电荷吸引形成晶体结构，其中正负离子以离子键相连。
离子化合物的结构可由离子晶体结构描述，如氯化钠晶体中，钠离子与氯离子通过离子键相连。
共价化合物则由共用电子对形成共价键而连接原子。
共价化合物的结构可用共价键的方式来表示，例如水分子（H2O）中，氢原子与氧原子通过共价键连接。
除了离子晶体和共价键之外，还存在其他形式的化合物结构，如金属结构、配位化合物等。
这些不同的结构形式决定了化合物的性质和用途。
二、分子的空间构型分子的空间构型描述了分子中各原子的三维空间排列方式。
分子的空间构型能够影响分子的性质和反应活性。
分子的空间构型受到原子之间的键角、双键与单键之间的取向、空间位阻等因素的影响。
通过分子的空间构型，我们可以预测分子的形状和化学性质。
在描述分子的空间构型时，常常使用VSEPR理论（分子维氏知觉范式理论）。
VSEPR理论基于原子间的排斥，预测了分子的形状。
例如，在水分子中，氧原子的两对孤电子和两个氢原子形成了一个偏心分子，呈现出角度为104.5°的V形构型。
此外，分子的空间构型还与立体异构有关。
在立体异构中，分子的分子式不变，但原子在空间中的排列方式不同，导致产生不同的化学和生物活性。
例如，丙烯与环丁烯是同分异构体，分子式相同，但空间构型不同。
三、应用和意义化合物的结构和分子的空间构型的研究对于理解化学性质、反应机制以及预测材料性能具有重要意义。
在有机合成中，研究和确定化合物的结构和分子的空间构型有助于合成具有特定立体中心的化合物，并可以引导有机合成的路径及选择反应副路线。
14分子的空间构型
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
Bห้องสมุดไป่ตู้
120°
F
F
sp2 杂化态
思考
请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔 分子的成键情况?
用杂化轨道理论解释苯分子的成键情况？
推断分子或离子的空间构型的具体步骤：
•确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A—中心原子,X—配位原子) ：
n=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数×m
5 3
三角形
Cl
分子构型 Al
Cl
Cl
S
S
H
H HO
O
NH
O
H
H
N
O
O
三角形 V字构型 三角锥 正四面体 V字形
小结:
代表 中心原子 物 结合的原子数
CO2
2
中心原子
无孤对电子 CH2O
3
CH4
4
分子 类型
空间构型
AB2 直线形
AB3 平面三角形
AB4 正四面体
中心原子 H2O
2
AB2
V形
有孤对电子 NH3
3
AB3 三角锥形
等电子体原理
具有相同的通式——ABm，而且价电子总数和原子数目 相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电 子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体 结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键 角为180或90等特定的角度。
（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2， 价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上 没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为 180。
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分子的空间构型
【学习目标】
1、理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；
2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；
3、掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；
4、了解等电子原理及其应用。
【学习重点】杂化轨道理论、分子空间构型的简易方法、等电子原理
【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论
【学习方法】讲解法、归纳法
【教学过程】
〖你知道吗〗投影观察：
1、S原子与H原子结合为什么形成H2S分子，而不是H3S或H4S？
2、C子与H原子结合为什么形成CH4分子，而不是CH3或CH2？
解释：
观看视频:
一、杂化轨道理论
轨道杂化：指不同类型能量相近的原子轨道，在形成分子的成键过程中重新组合成一系
列能量相等的新的轨道。
这种轨道重新组合的过程叫杂化，所形成的新轨道称为杂化轨讲解:为什么会进行轨道杂化?(提示从共价键键能大小和体系能量变化来分析)答：1、杂化轨道的形状发生变化，杂化轨道的电子云形状一头大，一头小，电子云密度大
的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成σ键共价键更稳定，2、杂化轨道的伸展方向发生变化，指向正四面体的顶点，减小了价电子间的排斥力，使体系能量最低，分子最稳定结构。
1、轨道杂化类别
（1）、SP
观看杂化视频：
交流与讨论：用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况
看课本图象讲解: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。
(2）、sp2杂化型
看投影:
观看杂化视频：
交流与讨论：用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况
看课本解释: 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sp2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。
(3）、sp3杂化型
观看杂化视频：
过度：我们研究了分子的轨道杂化情况，那么分子的空间结构与轨道杂化有何联系，分子的空间构型又如何确定呢？
二、分子的空间结构
过度:分子的空间结构，我们可以用实验的方法进行确定，比如用红外光谱，核磁共震，X衍射仪器等进行确定，我们也可以利用我们学的理论进行预测分析
板书：
1、SP杂化（直线型）：如BeCl
2、CO2、C2H2等键角：180o
Cl—Be—Cl O＝C＝O
2、SP2杂化（三角型）：如BCl 3乙烯、苯、等。
键角：120o
3、SP3杂化（正四面体、三角锥、V型）。
（1）、正四面体（等性SP3杂化）如CH4、CCl4、金刚石、SiO2、NH4+、晶体硅。
键角：109°28′
（2）、三角锥：NH3、PH3 （含一对孤电子对）键角：107°18′
（3）、V型：H2O、H2S （含二对孤电子对）键角：104°30′。