无机化学分子结构
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• 杂化轨道间夹角也不完全一样； • 空间构型为变形的四面体。 • 具体不等性杂化的例子祥见P273图9-14。
sp3d杂化
sp3d2杂化
• 为什么要进行杂化？ • （1）增强成键能力； • （2）改变电子云的空间取向。
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性 sp3
§9.1 价键理论
9.1.1 共价键的本质与特点 9.1.2 共价键的键型 9.1.3 杂化轨道
9.1.1 共价键的本质与特点
化学键：
分子或晶体中相邻原子(或离子)之间 强烈的吸引作用。
化学键理论：
离子键理论
价键理论
共价键理论 分子轨道理论 金属键理论
1.量子力学处理H2分子的结果 两个氢原子电
• 例如：N2分子，P266.
3.配位键 形成条件：成键原子一方有孤对电子，
另一方有空轨道。
例：NH
4
H
HNH
H
BF4
CO
F
FBF C O
F 2s2 2p2 2s2 2p4
9.1.3 杂化轨道
在同一个原子中能量相近的不同类型（s, p, d, ）的几个原子轨道波函数可以相互叠加而组成 同等数目的能量能量完全相同的杂化轨道。
第九章 分子结构
§9.1 价键理论 §9.2 价层电子对互斥理论 §9.3 分子轨道理论 §9.4 键参数
分子是参与化学反应的基本单元,也 是保持物质基本化学性质的最小微粒. 原子怎样结合成为分子？ － 化学键
– 离子键 – 共价键 – 金属键
化学反应的实质是什么?
-旧键的断裂,新键的生成;化学键的重组.
sp杂化轨道 :
BeF2 的立体结构为线型
激
杂
发
化
4.不等性sp3杂化
NH 3
HNH 107ο18'
2p
2s
sp3杂化
H2O
2p
2s
HOH 104ο 30'
sp3杂化
s p3
• 不等性sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨 道组合而成；
• 每个杂化轨道含 s轨道成分和 p轨道成分 不相等；
lp－lp lp－bp bp－bp ●分子中的多重键按单键处理。
价层电子对数确定方法： 价层电子对数 ＝ ½(中心原子价电子总数＋配位原子提供电 子数– 离子电荷数)
配位原子提供电子数：H, Cl, 1; O, S, 0; N, -1.
Hg(ⅡB)
(ⅣA)
三角锥
NH 3
PH 3 N,P
(ⅤA)
V型
H2O H 2S O,S
(ⅥA)
思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。
已知： C2H2，CO2均为直线型；
C2H 4 的构型为：
H 121o H
C = C 118o
H
H
§9.2 价层电子对互斥理论
基本要点：
●分子的共价键中的价电子对以及孤对电子由于相互排斥 作用而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。 ●若一个中心原子和几个配位原子形成分子时，分子的几 何构型取决于中心原子周围的价电子数目。价电子包括价 层轨道中成键电子对(bp)和孤电子对(lp). ●不同价电子对间排斥作用的顺序为：
参加杂化的轨道s+p s+(2)p s+(3)p s+(3)p
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 90 109 28'
分子空间构型
实例 中心原子
直线形 三角形 四面体
BeCl 2 BF3 CH 4
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4
Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si
2.sp2杂化 BF3的空间构型 为平面三角形
F
B
F
F
B： 2s22p1
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp2 sp2杂化
sp2杂化：乙烯
三个sp2杂化轨道
• sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组 合而成；
• 每个杂化轨道含1/3 s轨道成分和2/3 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为120°； • 空间构型为平面三角形。
子自旋方式相反， 靠近、重叠，核间 形成一个电子概率 密度较大的区域。 系统能量降低，形 成氢分子。
核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠，核间
电子概率密度大吸引原子核而成健。
2. 价键理论基本要点与共价键的特点
价键理论基本要点：
●
•未成对价电子自旋方式相反； ●
•原子轨道最大程度地重叠。 共价键的特点：
•饱和性 H Cl
HOH
NN
•方向性
9.1.2 共价键的键型
1.σ键： 原子轨道沿核间
联线方向进行同号重 叠(头碰头)。
2.π键： 两原子轨道垂直核间联线并相互平行
进行同号重叠(肩并肩)。
• 双键：其中一个共价键是σ键，另一个 共价键是π键；
• 三键：其中一个共价键是σ键，另两个 共价键是π键；
杂化过程：参见p267和p268图示。
1.sp3杂化 CH4的空间构型
为正四面体
C：2s22p2
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH
的形成
4
四个sp3杂化轨道
• sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组 合而成；
• 每个杂化轨道含1/4 s轨道成分和3/4 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为109.5°； • 空间构型为四面体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.sp杂化 Be：2s2
2s 2p
BH2的空间构型为直线形 H Be H
2s
2p 激发 2s 2p
sp sp杂化
Be采用sp杂化 生成BeH2
两个sp杂化轨道
• sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合 而成；
• 每个杂化轨道含1/2 s轨道成分和1/2 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为180°； • 空间构型为直线型。
Lewis 理论
• 化学键：分子或晶体中相邻原子（或离子） 之间强烈的相互作用。
• 电子配对理论：电负性相同或相近的非金 属元素通过共用电子对（电子配对）形成 化学键（共价键），Lewis理论。
• 八隅体规则：分子中，每个原子均具有稳 定的稀有气体原子的8电子外层构型（He 除外）。
• Lewis分子结构表示：点式、键线式。
基本要点：
•成键时能级相近的价电子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道——杂化轨道。
•杂化前后轨道数目不变。
•杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
• 杂化：轨道重新组合的过程。 • 杂化轨道：所形成的新轨道。 • 分类：根据组成杂化轨道的原子轨道的
种类和数目划分。 （1）sp3杂化；（2）sp2杂化； （3）sp杂化； （4）spd型杂化。
sp3d杂化
sp3d2杂化
• 为什么要进行杂化？ • （1）增强成键能力； • （2）改变电子云的空间取向。
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性 sp3
§9.1 价键理论
9.1.1 共价键的本质与特点 9.1.2 共价键的键型 9.1.3 杂化轨道
9.1.1 共价键的本质与特点
化学键：
分子或晶体中相邻原子(或离子)之间 强烈的吸引作用。
化学键理论：
离子键理论
价键理论
共价键理论 分子轨道理论 金属键理论
1.量子力学处理H2分子的结果 两个氢原子电
• 例如：N2分子，P266.
3.配位键 形成条件：成键原子一方有孤对电子，
另一方有空轨道。
例：NH
4
H
HNH
H
BF4
CO
F
FBF C O
F 2s2 2p2 2s2 2p4
9.1.3 杂化轨道
在同一个原子中能量相近的不同类型（s, p, d, ）的几个原子轨道波函数可以相互叠加而组成 同等数目的能量能量完全相同的杂化轨道。
第九章 分子结构
§9.1 价键理论 §9.2 价层电子对互斥理论 §9.3 分子轨道理论 §9.4 键参数
分子是参与化学反应的基本单元,也 是保持物质基本化学性质的最小微粒. 原子怎样结合成为分子？ － 化学键
– 离子键 – 共价键 – 金属键
化学反应的实质是什么?
-旧键的断裂,新键的生成;化学键的重组.
sp杂化轨道 :
BeF2 的立体结构为线型
激
杂
发
化
4.不等性sp3杂化
NH 3
HNH 107ο18'
2p
2s
sp3杂化
H2O
2p
2s
HOH 104ο 30'
sp3杂化
s p3
• 不等性sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨 道组合而成；
• 每个杂化轨道含 s轨道成分和 p轨道成分 不相等；
lp－lp lp－bp bp－bp ●分子中的多重键按单键处理。
价层电子对数确定方法： 价层电子对数 ＝ ½(中心原子价电子总数＋配位原子提供电 子数– 离子电荷数)
配位原子提供电子数：H, Cl, 1; O, S, 0; N, -1.
Hg(ⅡB)
(ⅣA)
三角锥
NH 3
PH 3 N,P
(ⅤA)
V型
H2O H 2S O,S
(ⅥA)
思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。
已知： C2H2，CO2均为直线型；
C2H 4 的构型为：
H 121o H
C = C 118o
H
H
§9.2 价层电子对互斥理论
基本要点：
●分子的共价键中的价电子对以及孤对电子由于相互排斥 作用而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。 ●若一个中心原子和几个配位原子形成分子时，分子的几 何构型取决于中心原子周围的价电子数目。价电子包括价 层轨道中成键电子对(bp)和孤电子对(lp). ●不同价电子对间排斥作用的顺序为：
参加杂化的轨道s+p s+(2)p s+(3)p s+(3)p
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 90 109 28'
分子空间构型
实例 中心原子
直线形 三角形 四面体
BeCl 2 BF3 CH 4
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4
Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si
2.sp2杂化 BF3的空间构型 为平面三角形
F
B
F
F
B： 2s22p1
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp2 sp2杂化
sp2杂化：乙烯
三个sp2杂化轨道
• sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组 合而成；
• 每个杂化轨道含1/3 s轨道成分和2/3 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为120°； • 空间构型为平面三角形。
子自旋方式相反， 靠近、重叠，核间 形成一个电子概率 密度较大的区域。 系统能量降低，形 成氢分子。
核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠，核间
电子概率密度大吸引原子核而成健。
2. 价键理论基本要点与共价键的特点
价键理论基本要点：
●
•未成对价电子自旋方式相反； ●
•原子轨道最大程度地重叠。 共价键的特点：
•饱和性 H Cl
HOH
NN
•方向性
9.1.2 共价键的键型
1.σ键： 原子轨道沿核间
联线方向进行同号重 叠(头碰头)。
2.π键： 两原子轨道垂直核间联线并相互平行
进行同号重叠(肩并肩)。
• 双键：其中一个共价键是σ键，另一个 共价键是π键；
• 三键：其中一个共价键是σ键，另两个 共价键是π键；
杂化过程：参见p267和p268图示。
1.sp3杂化 CH4的空间构型
为正四面体
C：2s22p2
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH
的形成
4
四个sp3杂化轨道
• sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组 合而成；
• 每个杂化轨道含1/4 s轨道成分和3/4 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为109.5°； • 空间构型为四面体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.sp杂化 Be：2s2
2s 2p
BH2的空间构型为直线形 H Be H
2s
2p 激发 2s 2p
sp sp杂化
Be采用sp杂化 生成BeH2
两个sp杂化轨道
• sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合 而成；
• 每个杂化轨道含1/2 s轨道成分和1/2 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为180°； • 空间构型为直线型。
Lewis 理论
• 化学键：分子或晶体中相邻原子（或离子） 之间强烈的相互作用。
• 电子配对理论：电负性相同或相近的非金 属元素通过共用电子对（电子配对）形成 化学键（共价键），Lewis理论。
• 八隅体规则：分子中，每个原子均具有稳 定的稀有气体原子的8电子外层构型（He 除外）。
• Lewis分子结构表示：点式、键线式。
基本要点：
•成键时能级相近的价电子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道——杂化轨道。
•杂化前后轨道数目不变。
•杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
• 杂化：轨道重新组合的过程。 • 杂化轨道：所形成的新轨道。 • 分类：根据组成杂化轨道的原子轨道的
种类和数目划分。 （1）sp3杂化；（2）sp2杂化； （3）sp杂化； （4）spd型杂化。