杂化轨道理论

理论分析：B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F 原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的σ 键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。
实验测定：BF3分子中有3个完全等同的B-F键， 键角为1200 ，分子的空间构型为平面三角形。
实例分析： 试解释CCl4分子的空间构型。
CCl4 分子的中心原子是C，其价层电子组态为 2s22px12py1。在形成CCl4分子的过程中，C原子的 2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子 组态为2s12px12py12pz1，1个2s轨道和3个2p轨道进 行sp3 杂化，形成夹角均为109028′的4个完全等同 的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为
2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键 的电子对)的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤对电子 也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如， H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中心 原子周围的σ 键加起来都是4，它们相互排斥，形成四 面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。
C．N2、HClO
D． [Cu(NH3) 4]2+ 、PCI3
例题三：对SO2与CO2说法正确的是( D )
A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp杂化轨道 C． S原子和C原子上都没有孤对电子 D． SO2为V形结构， CO2为直线形结构
例题四：下列各种说法中错误的是（ D
）
A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。 B、配位键是一种特殊的共价键。 C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。 D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。
c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3－ 5+0 4+3=8 ， NH4＋ 5+1 4 －1= 8 。 d)总数除以 2 ，得电子对的对数 。总数为奇数时， 商进位 。例如总数为 9，则对数为 5 。
例： PO43NH4+ CCl4 NO2 ICl2-
价电子数 N = 5+3 = 8 N = 5 + 4 - 1=8 N=8 N=5 N = 10
CH4
（4+4）÷2=4 （6+0）÷2=3
SO2
NH3 （5+3）÷2=4 H 2O
（6+2）÷2=4
SP3
SP3
V形
★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 CO2 CH2O
杂化轨道数
0+2=2
0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 2+2=4
杂化轨道 类型
SP
SP2 SP3 SP2 SP3 SP3
子对空间构型一致 。这时，各电子对均为成键电子对 。
当配体数 n 小于电子对数 m 时，一部分电子对属于成 键电对，其数目等于 n ，另一部分电子对成为孤电子对，其 数目等于m － n 。确定出孤对电子的位置，分子构型才能 确定。
电子对数 (m) 3
配体数 (n) 2
孤电子对数 (m － n) 1
.. .. S. =C =S. . . .. .. .. (4) C12O： Cl O CI .. .. .. (3)CS2 ：
..
..
.. ..
SP2
平面三角形
SP
SP3
直线形
V形
实例分析： 试分析BeCl2分子的形成和空间构型。
Be原子的价层电子排布为2s2 。在形成BeCl2 分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空 轨道，价层电子排布变为为2s1 2px1 。这2个含有 单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角 为1800 的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过 程可表示为：
分子结构
直线形
平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形 V形
CH4
SO2 NH3
H 2O
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
配合物理论简介：
实验2-1 CuSO4 CuCl2.2H2O CuBr2 NaCl K2SO4 固体颜色 白色 溶液颜色 天蓝色 绿色 天蓝色 深褐色 白色 天蓝色 无色 白色 无色 KBr 白色 无色
理论分析：C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个Cl 原子含有单电子的2p轨道重叠，形成4个sp3-p的σ 键。故CCl4 分子的空间构型是正四面体.
实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的C-Cl键， 其分子的空间构型为正四面体。
作业：1、整理学案。
2 、完成课后习题
2、用（VSEPR模型）推断分子或离子空间构型的步骤：
思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？ 结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四 水合铜离子，可表示为[Cu(H2O) 4]2+。在 H2O 四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的 H2O Cu OH2 化学键是由水分子中的O原子提供孤对电 H2O 子对给予铜离子（铜离子提供空轨道）， 铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这 类“电子对给予—接受键”被称为配位键。
c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3－ ：5+0 4+3=8 ， NH4＋ ： 5+1 4 -1= 8 。
代表物 CO2
杂化轨道数
（4+0）÷2=2
杂化轨道 类型
SP SP2 SP3 SP2
分子结构
直线形 平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形
CH2O （4+2+0）÷2=3
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？ 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？
实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应
后溶解是因为生成了[Cu(NH3) 4]2+ ，其
结构简式为： H3N
NH3 Cu NH3 NH3
2+
试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？ Cu 2+ +2NH3 .H2O Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O
蓝色沉淀
Cu（OH）2
+2 NH4 +
[Cu(NH3) 4]2+ +2OH—+4H2O
剩余的p轨道可以形成π键
C2H4(sp2杂化）
2、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 实 sp sp2 sp3
1s + 1p
2个sp 杂化轨道 180ْ
1s + 2p
3个sp2 杂化轨道 120ْ
百度文库
1s + 3p
4个sp3 杂化轨道 109ْ 28’
理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个 Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp 的σ键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。
实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的BeCl键， 键角为1800 ，分子的空间构型为直线。
实例分析： 试说明BF3分子的空间构型。
BF3 分子的中心原子是B，其价层电子排布为 2s22px1 。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨 道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布 为2s12px12py1 ，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂 化，形成夹角均为1200 的3个完全等同的SP2 杂化 轨道。其形成过程可表示为：
直 线
正三角形
正四面体
CH4 , CCl4
例 BeCl2 , C2H2 BF3 , C2H4
3、中心原子杂化方式的判断
★杂化轨道数=中心原子总价电子数÷2 （不包括π键）
a )中心原子价层电子总数等于中心A的价电子数加上 配体 B 在成键过程中提供的电子数 。 如 CCl 4 4 + 1 4 = 8 b)氧族元素的原子做中心时，价电子数为 6 。如 H2O 或 H2S 。做配体时，提供电子数为 0 。如 CO2
价电子对数
4 4 4
3 5 4
OCl2
N=8
（ 2 ）电子对数和电子对空间构型的关系 电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。
2 对电子 ••
A
直线形
3 对电子
••
A
正三角形 •• ••
A 只有一种角度，120°。
4 对电子
••
•• 只有一种角度，109°28′。 三角双锥
• •
正四面体
5 对电子
(3)分子构型与电子对空间构型的关系 若配体的个数 n 和电子对数 m 相一致，则分子构型和电
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 伸展方向？ 全等同的四个共价键呢？
二、杂化轨道理论 —解释分子的立体构型
1、杂化轨道的概念 在形成多原子分子的过程中，中 心原子的若干能量相近的原子轨道间通 过相互的混杂后，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
电子对构型 •• •• •• 三角形 •• A •• • • A
分子构型 B A •• “ V ” 字形 •• A B B 三角锥 •• A •• B B B
B
4
3
1
••
正四面体 •• 4 2 2 •• A
••
• •
正四面体
“ V ” 字形
对于分子中有双键、叁键等多重键时， 使用价层电子对理论判断其分子构型时，双 键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一 对电子来处理。或者说在确定中心原子的价 电子层电子对总数时，不包括π键电子。
深蓝色溶液
实验2-3
Fe 3+ +SCN—
硫氰酸根
[Fe (SCN) ]2+ 由于该离子的颜色极似 血液，常被用于电影特 血红色 技和魔术表演。
例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( B ) A．CO2与SO2 C．BeCl2与BF3 B．CH4与NH3 D．C2H2与C2H4
例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( B ) A．NH3、H2O B．NH4 + 、H3O+
例题五：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示 键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出 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)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O 解析： .. .. .. (1) PCI3： CI P CI .. .. CI .. .. CI (2)BCl3 ： . . B . . CI Cl .. .. .. .. .. .. .. .. SP3 三角锥形
2+
1、配位键：共用电子对由一个原子单方面提供给另 一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊 的共价键。 ①可用A→B表示 A表示提供孤对电子的原子，叫电 2+ 子给予体或配体，常为N、O、P、 H2O S、卤素的原子或离子 B表示接受电子的原子，叫接受体， H2O Cu OH2 一般为过渡金属 H2O ②形成配位键的条件：一个原子提 供孤对电子，另一原子提供空轨道 2、配位化合物：中心离子（或原子） 与配位体 (某些分子或离子) 以配位键的形式结合而成的化 合物。
(1)确定中心原子价层电子对数
1°中心价层电子的总数和对数 a )中心原子价层电子总数等于中心 A 的价电子数加 上配体 B 在成键过程中提供的电子数 。 如 CCl 4 4 + 1 4 = 8
b)氧族元素的原子做中心时，价电子数为 6 。如 H2O 或 H2S 。 做配体时，提供电子数为 0 。如在 CO2 中。