分子的立体构型(第二课时).

[课题] 2 分子的立体构型（第二课时） [学习目标] 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、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 [教学重点、难点]： 1、杂化轨道理论的要点 2、分子的立体结构，杂化轨道理论 [重要知识点讲解]： 碳的价电子构型是什么样的？甲烷的分子模型表明是空间正四面体，分子中的C—H键是等同的，键角是109°28′。说明什么？

[结论] 碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。 碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。

三、杂化轨道理论 1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

（1）杂化：指在形成分子时，由于原子的相互影响，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。

（2）杂化轨道：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成新的轨道。

2、杂化的过程 杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如CH4分子的形成过程：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道中1个电子吸收能量跃迁道2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个3p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道的伸长方向指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的四个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道以头碰头形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。由于4个C－H键完全相同，所以

形成的CH4分子为正四面体形，键角为109°28ˊ。 3、杂化轨道的类型 对于非过渡元素，由于ns、np能级接近,往往采用sp型杂化,而sp型杂化又分为： （1）sp杂化 sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的，sp杂化轨道间的夹角是180°，呈直线形。如气态的BeCl2分子的结构。Be原子的电子层结构是1s22s2，从表面上看Be原子似乎不能形成共价键，但是在激发状态下，Be的一个2s电子可以进入2p轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个sp－pσ键， 由于杂化轨道的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的空间结构是直线形的。

（2）sp2杂化 sp2杂化是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的。sp2杂化轨道间的夹角是120°，呈平面三角形。例如BF3分子的结构，硼原子的电子层结构为1s22s22px1，当硼与氟反应时，硼原子的2s轨道上的一个电子吸收能量跃迁到一个空的2p轨道上，使硼原子的电子层结构为1s22s12px12py1。硼原子的2s轨道和两个2p规大杂化组合成三个sp2杂化轨道，硼原子的三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的各一个2p轨道重叠形成三个sp2－p的σ键，由于三个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以BF3分子具有平面三角形结构。

（3）sp3杂化 小结：1 原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道（如2s、2p等）才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差太大，它是不能发生杂化的。

2 杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。 3 未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。 4 当中心原子的价层上有孤对电子，则所形成的分子的空间构型与VSEPR模型不同。 [思考与交流] 应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。

化学式 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2

[总结评价]：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。 化学式 中心原子孤对电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2

[讨论]：怎样判断有几个轨道参与了杂化？（提示：原子个数） [结论]：中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子数之和，就是杂化轨道数。 [讨论总结]： 三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化夹角为180°的直线型杂化轨道，SP2 杂化轨道为120°的平面三角形，SP3杂化轨道为109°28′的正四面体构型。

[小结]：HCN中C原子以sp杂化，CH2O中C原子以sp2杂化；HCN中含有2个σ键和2π键；CH2O中含有3σ键和1个π键

四 配合物理论简介 1、配位键 （1）概念：共用电子对由成键的两个原子中的一个原子单独提供与另一个原子共用的一类特殊的共价键。

如NH4＋的形成：NH3＋H＋＝NH4+ 在前面的学习中我们知道氨分子中的氮原子上有一对孤对电子。当氨分子跟氢离子作用时，氨分子中的氮原子提供一对电子与氢离子共用，形成了配位键，配位键也可以用A→B来表示，其中A是提供孤对电子的原子，叫做给予体；B是接受电子的原子，叫做接受体。

（2）配位键的成键条件：成键原子双方，一方有孤对电子，另一方有空轨道。 [实验2－1]：配位键不仅仅存在于铵根离子中，它广泛的存在于化合物中，科学实验证明，上述实验中呈天蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu（H2O）4]2+,叫做四水合铜离子。在四水合铜离子中，铜离子于水分子之间的化学键是由水分子提供孤对电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤对电子对形成的。 2、配位化合物 （1）定义：通常把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。

（2）配合物的形成（以[Cu(NH34]2+的形成为例）： [实验2－2]：向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水，形成难溶物质的原因是氨水呈碱性，可与Cu2＋ 形成难溶的氢氧化铜：Cu2＋＋2OH－＝Cu（OH）2↓，上述实验中得到的深蓝色晶体是[Cu（NH3）4]SO4•H2O。结构测定实验证明，无论在氨水溶液中还是在晶体中，深蓝色都是由于存在[Cu（NH3）4]2＋，它是Cu2＋的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+,配体是NH3。Cu（OH）2＋4NH3＝＝[Cu(NH34]2＋＋2OH－

蓝色沉淀 深蓝色溶液 在[Cu(NH34]2＋里，NH3分子的氮原子给出孤对电子对，Cu2＋接受电子对，以配位键形成了[Cu(NH34]2＋ 在中学化学中，常见的以配位键形成的配合物还有：

（1）Fe3＋＋nSCN－＝＝[Fe (SCN n]3-n（n＝1～6）这也是鉴定Fe3＋的灵敏反应之一。 （2）Ag＋＋2NH3＝＝[Ag (NH32]＋ 3、配合物的组成 （1）配合物的内界和外界 （2）配位体（简称配体）：是含有孤对电子对的分子和离子。 （3）中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子。但也有中性原子做配合物形成体。 （4）配位数：直接与中心原子和离子配位的配位原子的数目。 4、配合物的命名：自右而左为某酸某或某化某 如：[Zn(NH32]SO4 硫酸二氨合锌（Ⅱ） [Zn(NH34]Cl2 氯化四氨合锌（Ⅱ） K3[Fe(CN6] 六氰合铁（Ⅲ）酸钾 K[Pt(NH3Cl3] 三氯一氨合铂(Ⅱ酸钾 5、配合物的性质 （1）颜色的改变： （2）溶解度的改变： 6、配合物的应用 [巩固练习作业]： 1、下列分子中心原子是sp2杂化的是 A 、 PBr3 B、 CH4 C、 BF3 D、 H2O 2、关于原子轨道的说法正确的是 A 、凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体 B 、CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s 轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

C 、sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道

D 、凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 3、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是 A、C原子的四个杂化轨道的能量一样 B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样 C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道 D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据 4、下列对sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是 A、 sp杂化轨道的夹角最大 B、 sp2杂化轨道的夹角最大 C、 sp3杂化轨道的夹角最大 D、 sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角相等 5、乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是

A 、每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道 B 、每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道 C 、每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道 D 、每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道 6、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO 4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构

微粒 ClO- ClO2- ClO3- ClO4- 立体结构

7、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型： CO2 ， CO32- ，H2S ，PH3