第二节分子的立体构型(1,2,3课时)

y x
y x
y
sp 杂化：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。
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
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
O2
HCl
活动：
2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点 是否一定在同一直线上？ 迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成 三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分 别是什么？
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。
一、形形色色的分子
例3： CH4 1）孤电子对数为0, 价层电子对数为4
2）VSEPR 模型
3）实际的立体构型
价层电子对数 n与VSEPR模型的立体结构
分析下表中分子或离子的价层电子对数，并预测其结构
分子或离子 SO2
CO2 CO32SO32NH3
中心原子上 孤电子对数
σ键电子 对数
价层电子 VSEPR 实际的立 对数 模型的立 体结构 体结构
（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；
sp杂化轨道的形成过程
z z 180° z z
y x x
直线 2 2 形
直线形
HgCl2
平面 3 3 三角 形 2
0
AB3
平面三角形
BF3
1
AB2
角形
PbCl2
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 类 型
电子对的排布 方式
分子构型
实 例
4 4 四面 体
0
AB4
正四面体
CH4
3
1
AB3
三角锥形
NH3
2
2
AB2
角形
px 没有单个电子， Cl
2s
2p
激发 2s
sp杂化
2p
sp
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
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个 sp3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S-SP3σ键，从而构成一 个正四面体构型的分子。
三、杂化理论简介
1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同 类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组 新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道 就称为杂化轨道。 2.要点：
第二课时——杂化理论
活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4 的立体构型
1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么 碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ C原子轨道排布图
2p2
2s2
H原子轨道排布图
1s2
1s1
C
C
按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键 都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3 个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4 个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型 的甲烷分子
二、价层电子对互斥理论（VSEPR theory）
1、价层电子对互斥理论：
要点：对ABn型的分子或离子，中心原子A上价层电 子对之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可 能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子 体系能量最低。 1）分子的立体结构是“价层电子对”相互排斥的结 。 果 2）价层电子对指 分子中的中心原子上的电子对 ， 包括 σ键电子对和中心原子上的孤电子对 。
3） σ键电子对数怎样确定？
4）中心原子上的孤对电子数的确定方法是什么？
5) a、x、b分别指什么？
中心原子上的孤电子对数＝1 (a-xb) 2
a 指中心原子的价电子数、 x 指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
6）分子、阳离子和阴离子中a的计算方法 有什么不同？
1、双原子分子（直线型）
O2
2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）
HCl
H2O
CO2
３、四原子分子立体结构（直线形、平面三 角形、三角锥形、正四面体） （平面三角形，三角锥形）
C2H2
CH2O
NH3
P4
４、五原子分子立体结构
最常见的是正四面体
CH4
5、其它分子立体结构
CH3CH2OH
C6H6
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?
例2： NH3
1）孤电子对数为1, 价层电子对数为4
2）VSEPR 模型 3）实际的立体 构型
1）先确定中心原子的价层电子对数 价层电子对数= σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数 2）确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构 • 价层电子对数 n与VSEPR模型的立体结构的关系 • n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 • 直线型 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体 3）略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的 立体结构
分子 电子对的排 分子构型 类型 布方式
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
【小结】
分子类型
中心原子
空间构型
有孤对电子
AB2 无孤对电子 有孤对电子 AB3 无孤对电子 AB4 无孤对电子
V型
直线形 三角锥形 平面三角形 四面体形
第二节
分子的立体构型
第二节
分子的立体构型
第一课时 ——价层互斥理论
复习回顾
σ键 共价键
成键方式 “头碰头”,呈轴对 称 成键方式 “肩并肩”,呈镜面对 称 衡量化学键稳定性
π键
键能 键参数
键长
键角 描述分子的立体结构的重要因素
活动：
1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点 是否一定在同一直线？ 迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两 个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别 是什么？
S
N
1 0 0 0 0
C
C
S
4
8
2
4
思考与交流
• 1、以S和P为例，说明如何根据主族元素 在周期表上的位置确定它的价电子数。 • 2、以N和Cl为例,说明如何根据主族元素在 周期表上的位置确定它最多能接受的电子 数。
思考：根据价层电子对互斥理论分析，为什么 水是V 型的结构？
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子 周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O上 有2对孤对电子，跟中心原子周围的σ键加起来 都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O 分子呈V形。
每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形
例如：
Sp2 杂化 —— BF3分子的形成
F
B
B： 1s22s22p1没有3个成单电子
F
F
2s
2p
激发
2s
sp2
2p
sp2杂化
sp3杂化轨道的形成过程
z z z 109°28′
y x x y x
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109.5°， 空间构型为正四面体型
VSEPR模型立体结构
H2O的立体结构
2、如何确定分子的立体结构？
1）先确定中心原子的价层电子对数 价层电子对数= σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数 中心原子上的孤电子对数＝1 (a-xb) 2 2）确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构 • 价层电子对数 n与VSEPR模型的立体结构的关系 • n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 • 直线型 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体
分子中a 指中心原子的价电子数、阳离子中a 指中心 原子的价电子数减去离子的电荷数，阴离子中a 指中 心原子的价电子数加上离子的电荷数
分析下表中分子或离子的孤电子对数
分子或离子 中心 原子
a
6 4 6
x
2 4 3
b
2 1 2 2 2
中心原子 上的孤电 子对数
SO2
NH4+ CO32CO2 SO42-
3）略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的 立体结构
1）先确定中心原子的价层电子对数 价层电子对数= σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数 2）确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构 • 价层电子对数 n与VSEPR模型的立体结构的关系 • n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 • 直线型 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体 3）略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的 立体结构