选修三第二节分子立体构型

21
NH4+
N 5-1=4 4
10
CO32-
C 4+2=6 3
2
0
CO2
C
42
20
SO42-
S 6+2=8 4
20
价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对
分子或离 子
BF3 NH3 SO32H3O+
中心 中心 σ键
原子 原子 电子
价电 对 子数
B33
N5 3 S8 3
O5 3
中心原子上 的孤电子对 数
B．大于 120°
()
C．小于 120°
D．等于 180°
解析 由于 SO2 分子的 VSEPR 模型为平面三角形，从 理论上讲其键角应为 120°，但是由于 SO2 分子中的 S 原 子有一对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用， 因此分子中的键角要小于 120°。
第二节 分子的立体构型
第三课时 ——配合物理论简介
杂化后的原子轨道称为 杂化轨道 .
C：2s22p2 2s
2p 激发
2p
2s
sp3杂化
sp3
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。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，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?
sp杂化轨道的形成过程
0
2
直线形
直线形 sp杂化
3 平面三角形 V形
sp2杂化
4
正四面体形
V形
sp3杂化
3
平面三角形 平面三角形 sp2杂化
4
正四面体形 三角锥形 sp3杂化
4
正四面体形 正四面体形 sp3杂化
3
平面三角形 平面三角形 sp2杂化
σ键
孤 价层 VSEPR 立体构型 杂化
电子对 电子对 电子对 模型名称 名称 轨道类型
均为正四面体
因孤电子对数不同故...
思考：为什么实际分子构型中键角不同？
V排SEP斥R模力型立：体结孤构 电子对-孤电子对>孤电子对-成
键电子对>成键电子优对化-成指键导电P子25对
本节内容小结：优化指导P27 作业：教材P39思考与交流
价层电子 VSEPR模型 实际的
分子或离子 对数
的立体结构 立体结
价层电子对数目：2
3
4
VSEPR模型： 直线 平面三角形 正四面体
价层电子对数目：5
6
VSEPR模型： 三角双锥形 正八面体形
价层电子对数=σ键电子对+ 中心原子上的孤电子对 VSEPR模型
2
直线
3
平面三角形
4
正四面体
5
三角双锥形
6
正八面体形
优化指导P26
例1 ：SO2
1）中心原子S的σ键电子对数为 2 ； 孤电子对数为 1，价层电子对数为 3。
HCl O2
2、三原子分子立体结构
CO2
H2O
直线形
V形
３、四原子分子立体结构
（平面三角形，三角锥H形）CHO
直线形
C2H2
平面三角形
三角锥形
NH3
正四面体
P4
４、五原子粒子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
（NH4+）
5、其它分子立体结构
CH3CH2OH
C6H6
CH3COOH
资料卡片： 形形色色的分子 C60
即中心原子结合的原子数目
3、 σ键电子对数依据 分子式 确定。
H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对 NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对 CO2中的中心原子为C，C有2对σ键电子对
4、中心原子上的孤对电子数的确定方法：
中心原子的价电子数
已参与成键的 价电子数
1 中心原子上的孤电子对数＝ 2 (a-xb)
1
1
CH4
0
2
3
平面三角 形
V形
2
2
直线形
直线形
3
3
平面三角 形
平面三 角形
3
4
四面体
三角锥形
3
4
四面体
三角锥形
4
4
四面体
正四面体
H2O _1_0_5_°__ NH3 _1_0_7_.3_°_ CH4 __1_0_9_°__2_8_’_
均为4
思考：以上三种分子价层电子对数分别为多少？
VSEPR模型？实际分子构型是什么？
C原子电子排布图
C
2s2 1s2
H原子电子排布图
C
2p2 1s1
Baidu Nhomakorabea
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
一.杂化轨道理论简介（优化指导P28）
原子在形成分子时,为了增强成键能力,趋向于 将不同类型的 能量相近的原子轨道重新组合成 能量、形状和方向与原来不同的新原子轨道;这 样过程称为 原子轨道的杂化 ;
z
180°
z
z
z
y y
y
y
x x
x
x
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小， 含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分
两个轨道间的夹角为180°，呈直线型(排斥力最小）
例如： Sp 杂化 —— BeCl2分子的形成
Cl
Be
在周期表上的位置确定它最多能接受的电
子数。
最多能接受的电子数
=8-该原子的价电子数（H除外）。
中分心析原下子表的中价分电子子数或离子的中孤心电原子子对结数合原子数
中心 a
x
b 中心原
分子或与离中子心原子原结子合的原子最多能接受的电
子上的 孤电子
子数，一般为（8-该原子的价电子数） 对数
SO2
S
62
孤电子对数为 0，价层电子对数为 4 。
2）VSEPR模型
3）实际的立体构型
教材P44~1 价层电子对数=σ键电子对数
（与中心原子结合的原子数）
分子或离 子
中心原子 上孤电子 对数
σ键电 价层电 VSEP 实际的 子对数 子对数 R模型 立体结
的立体 构 结构
SO2
1
CO2
0
CO32-
0
SO32NH3
C20
C40
C70
那么分子结构又是怎么测定的呢 科学视野—（指导阅读P37）
测定分子结构的现代仪器之一 ——红外光谱仪
测分子体结构：红外光谱仪→呈现的吸收峰
→分析分子立体构型。
确定化学键及官能团的 种类及数目
直线型 V型
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的
空间结构不同，什么原因？
三角锥型
Cl
180 sp
px
°
px
Be原子：Cl 1s22s2
没有单个电子， Cl
2p 2s
激发
2p 2s
sp sp杂化
形成2个P— Sp σ键
sp2杂化轨道的形成过程
120°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,
形成3个sp2 杂化轨道。
每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分
价层电 子对
0
3
1
4
1
4
1
4
分析下表中分子或离子的孤电子对数
中心 a
x
b
分子或离子 原子
价层电 子对
SO2 3 S
62 2
NH4+ 4 N 5-1=4 4
1
CO32- 3 C 4+2=6 3
2
CO2 2 C
42
2
SO42- 4 S
6+2=8 4
2
中心原 子上的 孤电子 对数
1
0
0
0
0
价层电子对互斥构型(VSEPR模型)
直线型 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体
3、略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便 得到了实际的立体结构
例2： NH3
1）中心原子N的σ键电子对数为 3 ； 孤电子对数为 1，价层电子对数为 4 。
2）VSEPR模型
3）实际的立体构型
例3： CH4
1）中心原子C的σ键电子对数为 4 ；
轨道间排斥力最小，且方向不同。
（4）原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中
才会发生；
杂化后的轨道只能形成σ键，不能形成π键
试用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯和乙炔 分子的成键情况
以上分子中，每个C原子能形成几个σ键？ C：2s22p2
乙烷分子中键的形成
键可以绕键的对称轴旋转，其键不会发生 断裂，旋转时所需的能量很少。
每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角
例如： Sp2 杂化 —— BF3分子的形成
F
B
F
F
B： 1s22s22p1没有3个成单电
子
2s
2p
激发 2s
2p
sp2 sp2杂化
形成3个P— Sp2 σ键
sp3杂化轨道的形成过程
z
z
z
z
109°28′
y
y
y
y
x
x
x
x
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,
BO2-
20
2
直线形 直线形 sp杂化
NO2- 2
1
3
平面三角形 V形 sp2杂化
ClO2- 2
2
4
正四面体形 V形 sp3杂化
NO3- 3
0
3
平面三角形 平面三角形 sp2杂化
SO32- 3
1
4
N教H材4+ P441思考0与交4流
正四面体形 三角锥型 sp3杂化 正四面体形 正四面体形 sp3杂化
饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子 采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。
优化指导P31达标测试
小结： 判断分子或离子空间构型的常用方 法 （优化指导P31专题大舞台）
3．在 SO2 分子中，分子的立体构型为 V 形，S 原子采用 sp2
杂化，那么 SO2 的键角
C
A．等于 120°
2）VSEPR模型 3）实际的立体构型
利用价层电子对互斥理论确定分子的立体
结价层构电的子方对法=σ（键优电化子指对导+中P心25原）子上的孤电子对
1、先确定中心原子的价层电子对数
2、确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构
▪ 价层电子对数 n与VSEPR模型的关系
n=2 n=3 n=4 n=5
n=6
平面三角型
同为四原子分子，HCHO或BF3与
NH3 分子的空间结构也不同，什么原因？
价层电子对互斥理论可以用来解释 或预测分子的立体结构。
二、价层电子对互斥理论（教材P37） 1、分子的立体结构是“价层电子对”相互的排结斥果。
2、价层电子对指 分子中的中心原子上的电子对 ， 包括 (σ键电子对+中心原子上的孤。电子对)
思考与交流1
为什么CuSO4 •5H2O晶体是 蓝色而无水CuSO4 是白色？
实验探究[2—1]
回直顾线优型要，化点键指：角导P2平7达面三标角测型试， 3、4正四面体型，
1800
键角1200
键角109028/
(1)只有能量相近的轨道才能参与杂化。
(2)所得杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道 数目。SP杂化：2个；SP2杂化：3个；SP3杂化：4个
(3)杂化后所得轨道的空间分布取最大夹角，使
人教版选修3 物质结构与性质
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型 第一课时
依据电子云
重叠方式 复 习 回 顾
σ键 成键方式 “头碰头”,呈轴对称
共价键
π键 成键方式 “肩并肩”,呈镜面对称
键参数
键能 衡量化学键稳定性
键长
键角 描述分子的立体结构的 重要因素
一、形形色色的分子(教材P35） 1、双原子分子（直线型）
与中心原子结合的原子数 （即σ键电子对数）
与中心原子结合的原子最多能再接受的电子数， 一般为（8-该原子的价电子数）
思考与交流(教材P38）分析教材P38表2-4 ▪ 1、以S和P为例，说明如何根据主族元素
在周期表上的位置确定它的价电子数。
价电子数=最外层电子数=主族序数
▪ 2、以N和Cl为例,说明如何根据主族元素
作业;教材P44~2、3
教材习题2
教材习题3
图2—24
碳原子采取SP2杂化，形成三个SP2杂化轨道。 分子中含两个S—SP2σ键，一个SP2—SP2σ键，
一个P—P π键。
[归纳总结]
(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断 分子构型。 (2)杂化轨道只形成σ键。 (3)分子的实际立体构型不考虑孤电子对占据的空 间。 (4)有机物中碳原子杂化类型的判断：
（优化指导P29方法技巧）
VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
杂依据化价轨层道电数子（对可数判确断定杂类化型类）型。=价层电子对数。
σ键 孤 价层 VSEPR 实际立体 杂化轨道
电子对 电子对 电子对 模型名称 构型
类型
CO2 2
0
SO2 2
1
H2O 2
2
SO3 3
0
NH3 3
1
CH4 4
0
CH2O 3
形成4个sp3 杂化轨道。 每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分
每两个轨道间的夹角为109.5°，
空间构型为正四面体型
例如： Sp3 杂化 —— CH4分子的形成
C：2s22p2 2s
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
形成4个S— Sp3 σ键
请用杂化轨道理论分析乙烯的成键情况
碳的sp2杂化轨道
请用杂化轨道理论分析乙炔的成键情况
碳的sp杂化轨道
如何较快确定轨道杂化方 式？（即哪些电子云或能 级参与杂化）及数目？
杂化类型判断：（优化指导P29一、1）
杂化轨道数=中心原子价层电子对数
σ键数
=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
杂化类型的判断技巧：先确定粒子的VSEPR 模型（或价层电子对数），然后确定杂化轨道数， 再中心原子的杂化轨道类型。
构
PCl5 NH4+ SO32-
优化指导P27达标测试1~6
第二节 分子的立体构型
第二课时——杂化轨道理论
请根据价层电子对互斥理论分析CH4的 立体构型?
共价键类型及数目？ 键角？
能从中心原子的价电子排布情况分析原因吗？
实际甲烷中有4个C — H单键，都是σ键， 且两个C—H的键角为109°28’，为何与分析的 不一致？