共价键与分子的空间构型剖析

2021/2/6
14
在形成氨气时,N 的2s轨道和2p 轨道发生了 sp3杂化，形成四个sp3 杂化轨道，成正四面体 型。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对 电子，另一个sp3 杂化轨道已有两个电子（孤 对电子），不再成键。 化合时，N的sp3 杂化
轨道与H 的1s 轨道重叠，形成三个σ键。由于
120°,分子的几何构型为平面正三角形。
BF3分子形成
2 s
2 p
激发 2 s
2 p
正三角形
B的基态 F
B
F
F
2021/2/6
激发态
sp2 杂化 态
由于每个杂化轨道中都含
120°
有1/3的s轨道成分和2/3的p 轨道成分,因此我们把这种轨
道称之为sp2杂化轨道。 8
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。
10
阅读P41:乙烯与乙炔分子的空间构 型,思考碳原子的杂化轨道类型和成键 类型。
分子 碳原子的杂化类型 分子的空间构型
C2H4
sp2
C2H2
sp
平面形 直线形
成键情况:
乙烯: 5个σ键,1个π键
乙炔： 2021/2/6 3个σ键，2个π键
11
杂化轨道理论解释乙烯分子的结构:
C为sp2杂化,有一个2p轨道未 参与杂化， 2s轨道与另外两 个2p轨道发生杂化，形成三个 相同的sp2杂化轨道。三个sp2 杂化轨道分别指向平面三角形 的三个顶点。
孤对电子的电子云密集在N 的周围，对三个成 键的电子对有比较大的排斥作用，使 N-H 键 之间的键角被压缩，因此
NH3 的空间构型为三角锥形。
2021/2/6
15
2021/2/6
16
第二课时
2021/2/6
17
【学习目标】
能够用杂化轨道理论解释一些典型分子的立体 构型。
能够用价层电子对互斥理论判断分子的空间构 型
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
2021/2/6
sp3杂化轨6 道。
【应用提高】
试用杂化轨道理论解释为什么SiF4 空间构型为正四面体,键角为109.5。
2021/2/6
7
sp2 杂化
同一个原子的1个 ns 轨道与2个 np 轨道进行杂 化组合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是
BeCl2分子形成
2
2
p
s
2
wenku.baidu.com
2 激发 s
p
杂化
Be基态
180
激发态
sp杂化态
Cl Be Cl
化合态
2021/2/6
9
小结
杂化 杂化轨道 类型 数目
杂 sp
化
2
轨 道
sp2
3
理
论 sp3
4
杂化轨道间 夹角 180°
120°
109.50
空间构型 实例
直线
BeCl2
平面三角形 BF3
正四面体形 CH4
2021/2/6
2 s
p
杂化
2021/2/6
C-C (sp-sp ) σ键; C-H (sp-s ) σ键
C-C(p-p)π键
13
交流·研讨
氮原子的价电子排布式为 2s22p3,三个2p轨道各有一个未成对 电子，可分别与一个H原子的1s电子 形成一个σ键，不须杂化。但实事 是:N形成了四个sp3杂化轨道，且键 角是107.30，空间构型为三角锥形， 怎么解释?
总结:如何判断一个化合物的中心原子的 杂化类型?
一看 分子的空间构型,如果是直线型，则是sp杂化; 如果是平面三角形，则是sp2杂化；如果是正四面 体型，则是sp3杂化。
二看 中心碳原子有没有形成双键或叁键，如果有 1个叁键，则其中有2个是π键，用去了2个p轨道， 所以形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1 个π键，用去了1个p轨道，所以形成的是sp2杂化； 如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。
第二节 共价键与分子的空间构型
2021/2/6
1
【学习目标】
1、能根据杂化理论判断简单分子或 离子的构型.
2、掌握甲烷、乙烯、乙炔、苯等典 型分子的立体构型.
【学习重点、难点】
能根据杂化理论判断简单分子或离
子的构型,
2021/2/6
2
思 碳原子价电子:
考
2S22P2
碳原子只有两个未成对的2p电子,若碳原
子与氢原子结合，应形成CH2，为什么是CH4? 就算——
碳原子与四个氢原子形成的分子也不应当
具有规则的正四面体结构?
2021/2/6
3
为了解决这一矛盾,鲍林提出:
1.杂化轨道理论简介
当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时,
2
2
p
s
C的基态
激发
2
2
p
s
激发态
正四面体形
sp3 杂化 能量态相等,成分相同
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，
【学习重点】
能利用价层电子对互斥理论判断分子的构型。
2021/2/6
18
2．苯分子的空间结构
C H 2021/2/6
66
碳 原 子 的 p轨 道
19
【合作探究】
苯分子中存在着怎样的化学键导致苯不能使酸性 高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液褪色?
①苯的分子构型、键角？
②苯分子中碳原子如何杂化？
③碳碳间,碳氢间是如何成键的？
能量最低，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的
202四1/2个/6 顶点。
4
杂化轨道 的电子云一 头大,一头小， 成键时利用 大的一头， 可以使电子 云重叠程度 更大，从而 形成稳定的 化学键。即 杂化轨道增 强了成键能 力。 2021/2/6
H 109°28’
C
H H
H5
sp3 杂化
原子形成分子时,同一个原子中能量相近的1个 ns 轨道与3个 np 轨道进行重新组合组成四个新的原子轨道 称为 sp3 杂化轨道。
2
2
p
杂化
s
2021/2/6
C-C (sp2-sp2 ) σ键; C-H(sp2-s ) σ键 C- C (p-p)π键
12
杂化轨道理论解释乙炔分子的结构:
C为sp杂化,有两个2p轨道
未参与杂化，只是2s轨道
与一个2p轨道发生杂化，
形成两个相同的sp杂化轨
道。两个sp杂化轨道在空
2 间是直线型分布。
④每个碳原子剩余的一个未参
与杂化的p轨道，可不可以两两
之间形成π键?
如何成键？ 2021/2/6 为什么？
20
杂化轨道理论解释苯分子的结构:
C为sp2杂化
C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s ) 所有原子（12个）处于同一平面 分子中6个碳原子未杂化的2p轨道 上的未成对电子肩并肩重叠形成 了一个闭合的、环状的大π键 形成的π电子云像两个连续的面包圈,一个位于平面上面，一 202个1/2位/6 于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。21