分子结构与性质 第二章 第二节 分子的立体构型 2021-03-W 学习目标 杂化轨道理论 01 1.认识杂化轨道理论的要点 2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征 3.根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 重难点 重点：杂化轨道理论的要点 难点：分子的立体结构，杂化轨道理论 思考1：根据甲烷的外围电子排布为2s22p2来看，甲烷外围的s和p轨道上的电子均与氢原子的s轨道上的电子形成了共用电子对，既有s-s σ键形成的轨道，也有s-p σ键形成的轨道，为什么甲烷是四对价电子均相同的正四面体空间构型呢？ 思考与交流 C H H H H 正四面体 : : : H C H : H H C: 2s22px12py13pz 2s 2p 1s sp3 2s 2p 激发 杂化 H: 1s1 sp3-s 键合 杂化特征： 能量相近：ns,np ns,np,(n+1)s (n-1)d,ns,np 成键能力变大：轨道形状发生了变化 这是因为碳原子在成键时发生了电子的激发和轨道的杂化。 即碳原子在成键时，其中有1个2S电子激发到同一个电子层能级相近的2p轨道上去，变成了4个未成对的电子，碳原子即从基态转变为激发态。 例：甲烷分子的形成 三、杂化轨道理论简介 1.杂化轨道理论的概念 杂化后形成的新的一组能量相同的原子轨道 (1)轨道的杂化： (2) 杂化轨道： 原子形成分子时，同一原子中能量相近的不同类 型的原子轨道在成键过程中混合组成新的原子轨道 三、杂化轨道理论简介 2.杂化轨道的类型 (1)sp3杂化： x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 特点：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形 同一个原子的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行杂化组合为 sp3 杂化轨道。sp3 杂化轨道间的夹角是 109?28’，分子的几何构型为正四面体形。 2s 2p C的基态 2s 2p 激发态 正四面体形 sp3 杂化态 C H H H H 109°28’ 2s 2px 2py 2pz 例：CH4分子形成 三、杂化轨道理论简介 2.杂化轨道的类型 (2)sp杂化： x y z x y z z x y z x y z 180° 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 特征：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。 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。 激发 2s 2p Be基态 2s 2p 激发态 杂化 键合 直线形 sp杂化态 直线形 化合态 Cl Be Cl 180? 例：BeCl2分子形成 三、杂化轨道理论简介 2.杂化轨道的类型 (3)sp2杂化： x y z x y z z x y z x y z 120° 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 特征：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。 同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形 2s 2p B的基态 2s 2p 激发态 正三角形 sp2 杂化态 B F F F B Cl 1200 Cl Cl BF3分子的形成 思考2：(1)写出HCN分子和CH2O分子的电子式。 (2)用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示) (3)写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。 (4)分析HCN分子和CH2O分子中的π键。 思考与交流 (2)直线型 平面三角型 (3)sp杂化 sp2杂化 三、杂化轨道理论简介 3.杂化轨道类型的判断 VSEPR模型与中心原子杂化类型的关系： 分子 CO2 SO2 H2O SO3 NH3 CH4 VSEPR模型名称 中心原子的杂化类型 平面三 角形 四面体 平面三角形 直线形 四面体 正四面体 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 价层电子对：2 sp杂化 价层电子对：3 sp2杂化 价层电子对：4 sp3杂化 2015·山东(3 ... ...
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