杂化轨道理论简介1.ppt

杂化轨道解释一些分子的空间构型.联想联想质疑：质疑：、写出、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：测：CH分子的分子的C原子有没有可能形成四个共价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？键？怎样才能形成四个共价键？、如果、如果C原子就以个轨道和个轨道原子就以个轨道和个轨道上的单电子，分别与四个原子的轨道上的单上的单电子，分别与四个原子的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电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与？这与CH分子的实际情况是否吻合？分子的实际情况是否吻合？.如何才能使如何才能使CH分子中的分子中的C原子与四个原子与四个H原子形成完原子形成完全等同的四个共价键呢？全等同的四个共价键呢？原子轨道？伸展方向？109.5.一.杂化轨道sp3杂化CH4分子的形成和空间构型分子的形成和空间构型C的电子排布的电子排布:1s22s22p2由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。4 4.为为了了四四个个杂杂化化轨轨道道在在空空间间尽尽可可能能远远离离，使使轨轨道道间间的的排排斥斥最最小小，4 4个个杂杂化化轨轨道道的的伸伸展展方方向向分分别别指指向向正正四四面面体体的的四四个个顶顶点点。.理论分析：理论分析：四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子原子上的四个上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四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个性质、能量和键角都完全相同的SSP3键，形键，形成一个正四面体构型的分子。成一个正四面体构型的分子。109.5.sp2杂化杂化 BF3分子分子的形成和空间构型的形成和空间构型B的电子排布的电子排布:1s22s22p1由由1个个s轨道和轨道和2个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成3个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。.为使轨道间的排斥能最小，为使轨道间的排斥能最小，3 3个个spsp2 2杂化轨道呈杂化轨道呈正三角形分布，夹角为正三角形分布，夹角为1201200 0。当。当3 3个个spsp2 2杂化轨道分杂化轨道分别与其他别与其他3 3个相同原子的轨道重叠成键后，就会形个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面三角形构型的分子。成平面三角形构型的分子。.理论分析：理论分析：B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分杂化轨道分别与别与3个个F原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，轨道重叠，形成形成3个个sp2p的的键。故键。故BF3分子的空间分子的空间构型是平面三角形。构型是平面三角形。思考:通过分析CH2=CH2分子的结构，你认为分子中的C原子是否也需要“杂化”？它又应该进行怎样的“杂化”？.C2H4分子的形成和空间构型分子的形成和空间构型根据以上对根据以上对SP2杂化过程的分析，自己杂化过程的分析，自己尝试推测一下乙烯分子中尝试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型原子的杂化类型和成键情况，尤其是和成键情况，尤其是C=C的形成情况？现在的形成情况？现在你能否解释乙烯分子的结构特点了？你能否解释乙烯分子的结构特点了？.sp2杂化：乙烯杂化：乙烯.苯中碳原子也是以sp2杂化的：.sp1杂化 BeCl2分子分子的形成和空间构型的形成和空间构型Be的电子排布的电子排布:1s22s22p0由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成2个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。.为为使使轨轨道道间间的的排排斥斥能能最最小小，轨轨道道间间的的夹夹角角为为1800。当当2个个sp1杂杂化化轨轨道道与与其其他他原原子子轨轨道道重叠成键后就会形成直线型分子重叠成键后就会形成直线型分子。.理论分析：理论分析：Be原子上的两个原子上的两个SP1杂化轨道分别杂化轨道分别与与2个个Cl原子中含有单电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠，形轨道重叠，形成成2个个spp的的键，所以键，所以BeCl2分子的空间构型分子的空间构型为直线。为直线。BeCl2分子的空间构型分子的空间构型.二、杂化轨道理论简介二、杂化轨道理论简介1、杂化轨道、杂化轨道:原子中原子中能量相近能量相近的几个轨道间通过相互的混杂的几个轨道间通过相互的混杂,形形成成相同数量相同数量的几个的几个能量与形状都相同能量与形状都相同的新轨道。的新轨道。2、杂化轨道的特点、杂化轨道的特点:1)杂化轨道也是原子轨道，因此，它们可以与其他原子杂化轨道也是原子轨道，因此，它们可以与其他原子的单电子配对成键。的单电子配对成键。2)杂化轨道全部都用于形成杂化轨道全部都用于形成键。键。3)杂化轨道的空间伸展方向要按一定规律发生变化杂化轨道的空间伸展方向要按一定规律发生变化.杂杂 化化 类类 型型spsp1 1spsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1 1个个 s+1 s+1个个p p1 1个个s+2s+2个个p p1 1个个s+3s+3个个p p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp1 1杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角1801800 01201200 0109.5109.50 0空空间间构构型型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实例例BeCl2,C2H2BF3,C2H4CH4,CCl4三种三种SP杂化轨道的比较杂化轨道的比较.实例分析：实例分析：试解释试解释CCl4分子的空间构型。分子的空间构型。CCl4分分子子的的中中心心原原子子是是C，其其价价层层电电子子组组态态为为2s22px12py1。在在形形成成CCl4分分子子的的过过程程中中，C原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道，价价层层电电子子组组态态为为2s12px12py12pz1，1个个2s轨轨道道和和3个个2p轨轨道道进进行行sp3杂杂化化，形形成成夹夹角角均均为为109028的的4个个完完全全等等同同的的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为杂化轨道。其形成过程可表示为.理论分析：理论分析：C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成4个个sp3p的的键。故键。故CCl4分子的空间构型是正四面体分子的空间构型是正四面体.实验测定：实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的CCl键，键，其分子的空间构型为正四面体。其分子的空间构型为正四面体。.练习：练习：用用杂杂化化轨轨道道理理论论分分析析下下列列物物质质的的杂杂化化类类型型、成键情况和分子的空间构型。成键情况和分子的空间构型。（1）CO2（2）H2O（3）HCHO（4）HCN杂化轨道所用原子轨道的能量要相近，且杂化轨道只能用于形成键或容纳孤对电子，剩余的p轨道还可形成键。.如何判断一个化合物的中心原子的如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？杂化类型？.各种杂化轨道的成键特征与分子的空间构型各种杂化轨道的成键特征与分子的空间构型:.