杂化轨道理论简介.ppt

2024/5/11 周六.思考1 1、写出碳原子的核外电子排布图；、写出碳原子的核外电子排布图；2 2、思考为什么碳原子与氢原子结合形成、思考为什么碳原子与氢原子结合形成CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2？碳原子的一个碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到电子受外界影响跃迁到2P空轨道上，使碳原子具有四个单电子，空轨道上，使碳原子具有四个单电子，因此碳原子与氢原子结合生成因此碳原子与氢原子结合生成CH4。2024/5/11 周六.为了解释像甲烷等分子的立体结构为了解释像甲烷等分子的立体结构 美国化学家鲍林美国化学家鲍林提出了杂化轨道理论提出了杂化轨道理论 如果如果C原子就以个轨道原子就以个轨道的单的单电子电子和和 个个 轨道上的单电子，轨道上的单电子，分别与四个分别与四个 原子的轨道上的单原子的轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？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？思考思考2024/5/11 周六.一、杂化轨道理论一、杂化轨道理论基本要点：基本要点：、成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，、成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道形成新的价电子轨道 杂化轨道。杂化轨道。、杂化前后轨道数目不变。、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。、杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。杂化过程：杂化过程：激发激发 杂化杂化轨道重叠轨道重叠2024/5/11 周六.1.sp1.sp3 3杂化杂化C：2s22p2CH4的空间构型的空间构型2024/5/11 周六.sp3C：2s22p22024/5/11 周六.B B：2s2s2 22p2p1 12.sp2.sp2 2杂化杂化BF3的空间构型为平面三角形1202024/5/11 周六.sp2sp2杂化B B：2s2s2 22p2p1 1的形成3BF2024/5/11 周六.Be：2s23.sp3.sp杂化杂化BeCl2的空间构型为直线形的空间构型为直线形ClClBe1802024/5/11 周六.spsp杂化杂化Be采用采用sp杂化生成杂化生成BeCl2Be：2s22024/5/11 周六.电子对的空间构型电子对的空间构型（VSEPR模型）模型）杂化类型杂化类型参加杂化的轨道参加杂化的轨道杂化轨道数杂化轨道数分子空间构型分子空间构型实实 例例价层电子对数价层电子对数s+ps+(2)ps+(3)p243四面体四面体234spsp2sp3小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型的关系小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型的关系杂化轨道间的杂化轨道间的夹角夹角直线形直线形三角形三角形三角锥三角锥V型型109。28 直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体2024/5/11 周六.电子对的空间构型电子对的空间构型（VSEPR模型）模型）杂化类型杂化类型sp3dsp3d2参加杂化的轨道参加杂化的轨道s+3p+ds+3p+2d杂化轨道数杂化轨道数56杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角90。120。180。90。180。三角双锥三角双锥八面体八面体实实 例例PCl5SF6XeF4分子空间构型分子空间构型三角双锥三角双锥八面体八面体正方形正方形价层电子对数价层电子对数562024/5/11 周六.判断分子或离子判断分子或离子中心原子的杂化类型中心原子的杂化类型的一般方法：的一般方法：规律规律1：（1）、）、当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为4时，时，其杂化类型为其杂化类型为SP3杂化杂化;2）、）、当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为3时，时，其杂化类型为其杂化类型为SP2杂化杂化;（3）、）、当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为2时，时，其杂化类型为其杂化类型为SP杂化。杂化。（4）、）、当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为5时，时，其杂化类型为其杂化类型为SP3d杂化。杂化。（5）、）、当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为6时时 其杂化类型为其杂化类型为SP3d2杂化。杂化。依据依据分子或离子分子或离子中心原子中心原子的价层电子对的价层电子对2024/5/11 周六.规律规律2：通过看中心原子有没有形成双键或三键来通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。判断中心原子的杂化类型。（1）如果有如果有1个三键或两个双键，则其中个三键或两个双键，则其中有有2个个键，用去键，用去2个个P轨道，形成的是轨道，形成的是SP杂化；杂化；（2）如果有如果有1个双键则其中必有个双键则其中必有1个个键，键，用去用去1个个P轨道，形成的是轨道，形成的是SP2杂化；杂化；（3）如果全部是单键，如果全部是单键，一般一般形成形成SP3杂化。杂化。2024/5/11 周六.VSEPR模型模型中心原子杂化轨道类型中心原子杂化轨道类型直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体八面体八面体三角双锥三角双锥spspspsp3 3d d2 2spsp3 3d d spsp3 3spsp2 2规律规律3:根据中心原子的根据中心原子的VSEPR模型判定模型判定2024/5/11 周六.例例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、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物质物质价电价电子对子对数数中心原中心原子杂化子杂化轨道类型轨道类型电子对的空间电子对的空间构型构型（VSEPR模型）模型）轨道轨道夹角夹角分子空分子空间构型间构型键角键角气态气态BeCl2CO2BF3SO2223spspspspspsp2 2直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形180180120直线形直线形直线形直线形平面三平面三角形角形180180120课堂练习课堂练习3spsp2 2平面三角形平面三角形120V形形119.5 2024/5/11 周六.物质物质价电价电子对数子对数中心原中心原子杂化子杂化轨道类轨道类型型电子对的电子对的空间构型空间构型（VSEPR模型）模型）轨道轨道夹角夹角分子空分子空间构型间构型键角键角CH4NH4+H2ONH3PCl344444sp3四面体四面体正四面体正四面体V形形三角锥形三角锥形104。5107。3sp3sp3sp3sp3四面体四面体四面体四面体四面体四面体四面体四面体109。28109。28109。28109。28109。28正四面体正四面体三角锥形三角锥形109。28109。28107。32024/5/11 周六.例例3 3、试用杂化轨道理论分析乙烯和乙、试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况炔分子的成键情况2024/5/11 周六.例例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。乙烯中碳以乙烯中碳以sp2杂化，杂化，C=C中一中一个个 和一个和一个乙炔中碳以乙炔中碳以sp杂杂化，化，C=C中一个中一个 和两个和两个2024/5/11 周六.例例4：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构 CC CCCCHHHHHH石墨晶体 苯的结构苯的结构 spsp2 2杂化杂化 spsp2 2杂化杂化2024/5/11 周六.思考、讨论思考、讨论 例例2 2、NHNH3 3、H H2 2O O分子中键角分子中键角1071810718、104104。5 5与与1092810928相差不大，由此可推测，相差不大，由此可推测，N N、O O原子的原子轨道可能采取何种类型杂原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于化？原子轨道间夹角小于1092810928，可能，可能说明了什么问题？说明了什么问题？斥力顺序斥力顺序:孤对孤对-孤对孤对 孤对孤对-键对键对 键对键对-键对键对2024/5/11 周六.2024/5/11 周六1.等性杂化等性杂化 杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全相同，这种杂化称为等性杂化。通常，例相等，能量完全相同，这种杂化称为等性杂化。通常，若参与杂化的原子轨道都含有若参与杂化的原子轨道都含有单电子单电子或都是或都是空轨道空轨道，其杂，其杂化是等性的。如化是等性的。如BeCl2、BF3和和CH4分子中的中心原子分别分子中的中心原子分别为为sp、sp2和和sp3等性杂化。等性杂化。2.不等性杂化不等性杂化 杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相等而能量不完全相同，这种杂化称为不等性杂化。例不相等而能量不完全相同这种杂化称为不等性杂化。通常，若参与杂化的原子轨道中，有的已被通常，若参与杂化的原子轨道中，有的已被孤对电孤对电子占据，子占据，其杂化是不等性的。如其杂化是不等性的。如NH3分子中分子中N原子的原子的 sp3不等性杂不等性杂化。化。概念学习概念学习2024/5/11 周六.不等性不等性spsp3 3杂化杂化N：2s22p32024/5/11 周六.O：2s22p42024/5/11 周六.分分子子中心原中心原子的价子的价电子对电子对数数电子对的空间电子对的空间排布排布（VSEPR型）型）中心原子中心原子的孤对电的孤对电子对子对分子的空分子的空间构型间构型中心原子中心原子的杂化轨的杂化轨道类型道类型SiCl4CS2BF3PCl3OF2SO2423443正四面体正四面体0正四面体正四面体SP3直线直线直线直线0SPSP3SP2SP3SP2平面三角形平面三角形2平面三角形平面三角形正四面体正四面体正四面体正四面体平面三角形平面三角形011三角锥三角锥V形形V形形课堂练习课堂练习52024/5/11 周六.2024/5/11 周六.