共价键与分子的空间构型PPT课件(上课用)

CH2O
P4 NH3
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
思考：
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间 结构却不同，为什么？
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间 结构也不同，为什么？
一、一些典型分子的空间构型
分析思考：
１、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此 推测：CH４分子的C原子有没有可能形成四个 共价键？怎样才能形成四个共价键？
★杂化轨道数 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
代表物 杂化轨道数 杂化轨道 分子结构 类型
CO2
0+2=2
SP
直线形
CH2O 0+3=3
Biblioteka Baidu
SP2
平面三角形
CH4
0+4=4
SP3
正四面体形
NH3 H2O
1+3=4 2+2=4
SP3
三角锥形
SP3
V形
课堂练习
1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类
(2)BCl3
(3)CS2
(4) C12O
解析： (1) PCI3：
..
.. C. I.
.. P
.. C. I.
..
SP3 三角锥形
.. ..
.. ..
C. I.
.. CI
(2)BCl3 ：
..
.. C. .l
B
.. C. I.
..
SP2
平面三角形
(3)CS2 ：
.. S. .
=C
=S.. ..
(4) C12O：
它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时， 碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持 轨道总数不变，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化 轨道，夹角109 28 ′，表示这4个轨道是由1个s轨道 和3个p轨道杂化形成的如下图所示：
2s
2p
激发 2s
2p
正四面体形
C的基态
H
C
H
H
H
激发态
109°28’
sp3 杂化态
1、杂化轨道的概念 在外界条件影响下，原子内部能量相近 的原子轨道重新组合，形成相同数量的 几个能量与形状都相同的新轨道。
※杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对 电子， 剩余的p轨道可以形成π键
<杂化轨道理论>
基本要点： ➢ 在形成分子时，由于原子的相互影响，某个原子 的若干个不同类型、能量相近的原子轨道重新组合 成若干个新轨道。这种轨道重新组合的过程称为杂 化，所形成的新轨道称为杂化轨道。 ➢ 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。
109ْ 28’
正三角形 正四面体
实
例 BeCl2 , C2H2 BF3 , C2H4 CH4 , CCl4
练习： 用杂化轨道理论分析下列物质的杂化
类型、成键情况和分子的空间构型。 （1）CO2 （2）H2O （3）HCHO （4）HCN （5）SO3
二、手性
观察一下两组图片，有何特征？
一对分子，组成和原子的排列方式完全相同， 但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空 间无论如何旋转不能重叠，这对分子互称手 性异构体。有手性异构体的分子称为手性分 子。中心原子称为手性原子。
２、如果C原子就以１个２Ｓ轨道和３个２Ｐ 轨道上的单电子，分别与四个Ｈ原子的１Ｓ轨 道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键 能否完全相同？这与CH４分子的实际情况是 否吻合？
如何才能使CH４分子中的 原子轨道？
C原子与四个H原子形成完 全等同的四个共价键呢？
伸展方向？
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，
共价键
σ键 成键方式“头碰头”,呈轴对称
π键 成键方式“肩并肩”,呈镜像对 称
键参数
衡量共价键的稳定性
描述分子的立体结构的重要因 键角 素
化学 式
H2O CO2 NH3 CCl4 C2H4 C2H2
电子 式
结构 共价键 立体结 键角 式 类型 构
一、形形色色的分子
O2
HCl
H2O
CO2
C2H2
sp3
C－C
sp2
C＝C
sp
C≡C
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。
已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容 纳孤对电子
杂化轨道数=中心原子孤对电子对数 ＋中心原子结合的原子数
型相同的是 ( B)
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
课堂练习
2、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型， 并预测分子的几何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2
3、写出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预 测分子的几何构型。
(1)PCI3
..
.. C. .l
.. O. .
.. C. I.
..
SP 直线形 SP3 V形
小结：杂化轨道的类型
杂化 类型
参与杂化的 原子轨道
杂化 轨道数
杂化轨道 间夹角
空间 构型
sp
1s + 1p 2个sp
杂化轨道 180ْ
直线
sp2
sp3
1s + 2p
3个sp2 杂化轨道
120ْ
1s + 3p
4个sp3 杂化轨道
含有两个手性碳原子的是________．
A．乳酸
CH
—CHOH—COOH
3
B．甘油 CH2OH —CHOH— CH2OH
C．脱氧核糖 CH2OH—CHOH—CHOH—CHO
Sp3杂化
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。
Sp2杂化
Sp2杂化
C2H4
Sp杂化
碳的sp杂化轨道
乙炔的成键
sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。
大π 键
C6H6 Sp2杂化
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？
乳酸分子CH3CH(OH)COOH有以下两种异 构体：
图片
具有手性的有机物，是因为含有手性碳原子 造成的。 如果一个碳原子所联结的四个原子或原子团
各不相同，那么该碳原子称为手性碳原子，
记作﹡C 。
注意：也有一些手性物质没有手性碳原子
具有手性碳原子的有机物具有光学活性．
（1）下列分子中，没有光学活性的是______，
<杂化轨道理论>
➢杂化是发生在分子形成时，孤立原子不发生；只有 能量相近的原子轨道才发生杂化。 ➢ 杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠。
➢杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成 数目相等成键能力更强的原子轨道
Sp3杂化
2p
2p
2s
激发 2s
C的基态 H
激发态
C
109°28’
H
H
H
正四面体形 sp3 杂化态