第二章第二节分子的立体构型(1、2、3课时新 - 副本

杂化轨道
sp sp2 sp3
每个轨道的成分
1/2 s，1/2 p 1/3 s，2/3 p 1/4 s，3/4p
轨道间夹角( 键角)
180° 120° 109°28′
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
H2O原子 轨道杂化
O原子：2s22p4 有2个 不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的 单电子，可形成2个共价键， 键角应当是90°， Why? 不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对
z
y x
y
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
2s
2p
C：2s22p2
A
3.价电子对的空间构型即VSEPR模型
价层电子对数目：2 VSEPR模型： 直线
3
平面三角形
4
正四面体
中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成 4. VSEPR模型应用——预测分子立体构型 键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR 分子或 模型中的孤电子对 σ键电子对 孤电子对 VSEPR模 分子的立体 离子 数 型及名称 构型及名称 数 CO2 O O C 2 0
例如：
Sp 杂化 —— BeCl2分子的形成
Cl
Be
180° sp
Cl
px 2 2 Be原子： Cl 1s 2s
px 没有单个电子， Cl
2s
2p
激发 2s
sp杂化
2p
sp
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
2 s CH4原子 轨道杂化
2p
激发
2s
sp3
2p
sp 杂化
3
等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。
直线形
直线形
CO3 SO2
2-
O
3
0
O
平面三角形 平面三角形 O
O S O
C
2
1
平面三角形
V形
二、价层互斥理论
4.价电子对的空间构型即VSEPR模型应用
分子或 离子
σ键电子对
数
孤电子对 数
VSEPR模 分子的立体 型及名称 构型及名称
H
CH4
NH3
4
0
正四面体
H
C
H
H 正四面体
3 H2O
1
N
正四面体
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＿＿ ＿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。 D 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 ＿＿＿ 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 ③②①④ 的顺序为＿＿＿ 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
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
C：2s22p2
2s
2p
激发 2s
sp 杂化
3
2p
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?
（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；
sp3杂化轨道的形成过程
z z z 109°28′
y x x y x
激发
2s
sp3
2p
sp 杂化
3
sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
y x x
y x
y x
y
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
（1）参与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）；
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。
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？
2 直线 2 形 平面 3 3 三角 形 实 例
0 AB2ห้องสมุดไป่ตู้0 AB3
直线形
CO2
平面三角形 V形
BF3
2 1 AB2
SO2
价 VSEPR 层 模型 电 子 对 数
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分 子 类 型
实 例
电子对的排布 模型 分子构型
4
4
正四 面 体
0 1
AB4 AB3
正四面体
CH4
3
三角锥形
NH3
2
2
AB2
V形
H2O
价层 电子 对数
价层 电子 对排 布
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
实 例
5 4 5 三角 双锥 3
0 1
AB5 AB4
三角双锥 变形四面 体 T形 直线形
PCl5 SF4
2
AB3 AB2
ClF3
I3
2
3
价层 价层电 成键 孤对 电子 子对排 电子 电子 对数 布 对数 对数 6 0
分子 类型
电子对的排 布方式
分子构型
实 例
AB6
正八面体
SF6
6
八面体
5
1
AB5
四方锥形
IF5
4
2
AB4
平面正方 形
ICl 4
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 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.以上说法都不正确 D 2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 ＿＿ ＿ A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形
σ键电子对和 孤对电子对
排斥力最小
2.价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）
代表 物 H2O 电子式 H :O:H : : : : 中心原子结合 σ键电子 孤对电 价层电 原子数 对 子对 子对数
2
2
2
4
H : N :H H H CH4 H : C : H H CO2 :O::C::O:
NH3
(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）
孤电子对的计算
分子或 中心原 离子 子
H2O SO2 NH4+ CO32O S N
=½ （a-xb) x b
中心原子 上的孤电 子对数
a
6
2
1
2
6
2
2
1
5-1=4
4
1
0
C
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。
H H
三角锥形
O H
H
2
2
正四面体
H
V形
应用反馈
化学式
中心原子 孤对电子 σ键电子 对数 数
VSEPR模型
空间构型 V形 平面三角形 V形
H 2S BF3 NH2-
2 0 2
2 3 2
四面体 平面三角形 四面体
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价 成 孤 层 VSEPR 键 对 分子 电子对的排 电 电 电 类型 布模型 立体结构 子 模型 子 子 对 对 对 数 数 数
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。