杂化轨道理论

C2H4(sp2杂化）
Π
4 3
Π
6 6
Π
6 4
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
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 。 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-
价电子总数 N = 5+3 = 8 N = 5 + 4 - 1=8 N=8 N=5 N = 10
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
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 。
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
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。
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。
H2O
2
H2O Cu OH2
H2O
①表示方法：A→B。A表示提供孤对电子的 原子，叫电子给予体或配体。常为N、O、P、 S、卤素的原子或离子 B表示接受电子的原子，叫接受体，一般为 过渡金属 ②形成条件：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，简称配合物（又叫络合物)
①定义：中心离子（或原子） 与配体(某 些分子或离子) 以配位键的形式结合而 成的化合物。
②配位键也一种共价键。
配位键与其他共价键虽然形成原因不同，但只 要成键的原子相同，其键参数一样。如NH4+。
实验2-2 已知氢氧化铜与
NH3 H3N Cu NH3 NH3
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)分子构型与价层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。
价电子对数
4 4 4
3 5 4
OCl2
N=8
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 注意：杂化轨道数=中心原子价层电子对数
= σ键电子对数+孤电子对数
（ABn型）=n
+1/2（a-xb）
（ 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。
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：
2+
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：
描述现象：。。。。。。。
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
深蓝色溶液
+2 NH4 +
[Cu(NH3) 4]2+ +2OH—+4H2O
电子对数 (m) 3
配体数 (n) 2
孤电子对数 (m － n) 1
电子对构型 •• •• •• 三角形 •• A •• • • B A
分子构型 B A •• “ V ” 字形 •• A B B 三角锥 •• A •• B B
B
4
3
1
••
正四面体 •• 4 2 2 •• A
••
• •
正四面体
“ V ” 字形
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。
2、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）
2、用（VSEPR模型）推断分子或离子空间构型的步骤：
(1)确定中心原子价层电子对数（另一方法）
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：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( B ) A．NH3、H2O B．NH4 + 、H3O+
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
.. .. 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：
加入极性较小的溶剂（如乙醇），析出深蓝色 晶体。 [Cu(NH3) 4]SO4 .H2O
名称：一水合硫酸四氨合铜 或 一水合硫酸铜氨
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