第二节分子的立体构型(1、2、3课时)

（4）.杂化轨道只用于形成 σ 键或者用来容纳
未参与成键的孤对电子；
（5）.原子只有在形成分子时才可能发生杂化，孤 立原子不杂化；
（6）.每个杂化轨道最多也能容纳两个自旋方向相 反的电子；
（7）.对于主族元素来说，含有孤对电子的原子轨 道可以参与轨道的杂化，但是没有填充电子的空 轨道就不能参与轨道的杂化。
三、杂化理论简介
1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同 类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组 新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道 就称为杂化轨道。
2.要点： （1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一 能级组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数 目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子 轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；
三、杂化理论简介
2.要点：
（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一 能级组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数 目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子 轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；
（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故 在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向 不同；
δ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对数 =½（a-xb)
a: 对于原子：为中心原子的价电子数
(对于阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子 的电荷数；对于阴离子： a为中心原子 的价电 子数加上离子的电荷数） x 为与中心原子结合的原子数 b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 (H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）
2
3
4
sp
sp2
直线型 平面三角形
sp3 四面体
直线型 直线型
平面三角形 四面体
平面三角 四面体三角锥 形或V形 形或V形
课堂练习
例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表
2 sp 直线形 180°直线形 180°
2 sp 直线形 180°直线形 180° 3 sp2 平面三角形 120°平 角面 形三 120°
价 层 电 子 对 数
2
直线 形
2
0 AB2
直线形
CO2
3
平面 三角
3
0 AB3
形
2 1 AB2
平面三角形
BF3
V形
SO2
模型
4
0 AB4
4四 面
3
体
1 AB3
2
2 AB2
正四面体 CH4
三角锥形 NH3
V形
H2O
1.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模
A
二、价层电子对互斥理论
3.价电子对的空间构型即VSEPR模型
电子对数目：2
VSEPR模型： 直线
3
平面三角形
4
正四面体
二、价层电子对互斥理论
中键4心电. 原子VS子 对E的 互PR孤 相模对 排型电 斥应子。用也推—测要—分占子据预的中测立心分体原子模子立型的体必空构须间略，型去并与成
VSEPR模型中的孤电子对
C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个 碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成 σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ 键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴 方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以 叁键相结合。
大π 键
C6H6
sp2杂化
三、杂化理论简介
4.杂化类型判断：
2
0
直线形
O
C
O
直线形
O
3
0
OC
平面三角形 平面三角形
O
OS
2
1
平面三角形
V形 O
二、价层互斥理论
4.价电子对的空间构型即VSEPR模型应用
H
4
0
四面体
H
C
H
正四面H体
N
3
1
四面体
H
H
H 三角锥形
2
2
四面体
O
H H
V形
应用反馈
空间构型
2
2
四面体
V形
0
3 平面三角形 平面三角形
2
2
四面体
V形
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
C原子轨道排布图
2p2
2s2
1s2
H原子轨道排布图
1s1
C
C
按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键 都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3 个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4 个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型 的甲烷分子
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
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,
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°28′ ， 空间构型为正四面体型
例如： Sp3 杂化 —— CH4分子的形成
H2O H :O : H
2
NH3 H :N :H
3
HH
CH4 H :C :H
4
H
CO2 :O::C::O: 2
2
2
4
3
14
4
0
4
2
0
2
价层电子对数 =δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数 δ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数
2.成键σ键电子对和未成键的孤对电子对
价层电子对数 =δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数
2p 2s
杂化
2 对孤对电子
排斥力：孤电子对-孤电子对>孤电子对成键电子对>成键电子对-成键电子对
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子 的成键情况
C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个 2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正 三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分 别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩 余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂 化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此 肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一 个σ键和一个π键构成。
因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来 容纳孤电子对，故有
杂化轨道数=中心原子价层电子对数
=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
杂化类型的判断方法：先确定分子或离子 的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中 心原子的杂化轨道类型。
三、杂化理论简介
4.杂化类型判断：
对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨 道数恰好与A的价电子对数相等。
资料卡片： 形形色色的分子 C60
C20
C40
C70
C6H12
S8
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不 同，什么原因？分析中心原子的价电子是否全部参加成 键？
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空间结构 也不同，什么原因？
二、价层电子对互斥理论
1.内容
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对
＿直线 形和 V 形，大多数四原子分子采取 平面三角 形和 ＿
＿三＿角锥 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 正四面体 形。
2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 ＿＿D ＿ A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大 的顺序为＿③＿②＿① ④
孤电子对的计算 =½（a-xb)
6
2
1
2
6
2
2
1
5-1=4
4
1
0
4+2=6 3
2
0
二、价层电子对互斥理论
剖析内容
排斥力最小
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对
（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之 间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取 电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥 力最小，分子体系能量最低,最稳定。
4 4 4
sp3
四 面
正四 109°28’
面体 109°28’
109°28,
V形 104.5°
4
体
三角 107.3°
4
锥形 107.3°
例题二：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
（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之 间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取 电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥 力最小，分子体系能量最低,最稳定。
σ键电子对和 孤对电子对
排斥力最小
二、价层互斥理论
2.价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）
: : :: : : : :
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。
杂化轨道 每个轨道的成分 轨道间夹角( 键角)
sp
1/2 s，1/2 p
180°
sp2
1/3 s，2/3 p
120°
sp3
1/4 s，3/4p
109°28′
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
H2O原子 轨道杂化
单 不电等O子性原，杂子可：化形2：成s22参2p个4 与共杂价有化键2个，的各原子轨道进行成分上的 键角应当是90°不，W均h匀y?混合。某个杂化轨道有孤电子对
型，下列说法正确的（C ）
A.若n=2，则分子的立体构型为V形
B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形
C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形
D.以ห้องสมุดไป่ตู้说法都不正确
2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 ＿＿D ＿
A、正四面体形
B、V形
C、三角锥形
D、平面三角形
课堂练习：
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有＿＿
4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′ 的是＿ ＿C＿＿
①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤
第二节 分子的立体构型
第二课时——杂化理论
活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4 的立体构型
1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么 碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？
C：2s22p2 2s
2p 激发 2s 2p
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?
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个 sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、 能量和键角都完全相同的S-SP3σ键，从而构成一 个正四面体构型的分子。
注意： ①配位键是一种特殊的共价键 ②配位键同样具有饱和性和方向性 ③H3O+、NH4+中含有配位键
（3）配位键的表示方法
AB
HOH H
H2O
2+
H2O Cu OH2
H2O
请你写出NH4的配位键的表示法？
【探究实验】
新课标人教版选修3 物质结构与性质
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体结构
(第三课时）
为何氨分子能与氢离子反应?
氨分子中有孤对电子,而氢离子有1S空轨道,当二者接 近时,氨的孤对电子将与氢离子1S轨道重叠,形成化学键。
四、配合物理论简介
1. 配位键
（1）概念：成键的两个原子一方提供孤对 电子，一方提供空轨道而形成的共价键 （2）形成条件：一方提供孤对电子，一方 提供空轨道
第二节 分子的立体构型
第一课时 ——价层电子对互斥理论
一、形形色色的分子
直线形
CO2 180°
V形
H2O 105°
平面三角形
HCHO
120°
NH3 三角锥形 107°
一、形形色色的分子 最常见的是正四面体
五原子分子立体结构
正四面体
CH4
在多原子构成的分子中， 由于原子间排列的空间顺 序不一样，使得分子有不 同的结构，这就是所谓的 分子的立体构型。
例如： Sp2 杂化 —— BF3分子的形成
F
B
B： 1s22s22p1没有3个成单电子
F
2p
2s
激发 2s
F
2p
sp2 sp2杂化
sp杂化轨道的形成过程
180°
z
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
例如： Sp 杂化 —— BeCl2分子的形成
Cl
Be
Cl
180°sp
px
px
Be原子C：l 1s22s2
没有单个电子， Cl
2p
2p
2s
激发 2s
sp
sp杂化
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
CH4原子 2s
轨道杂化
C：2s22p2 2s
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
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
每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形