高二化學分子的空間構型第一頁，共36頁。教學目標1、了解雜化軌道的類型，并能運用雜化軌道理論及價層電子對互斥理論判斷分子或離子的空間構型；2、初步認識分子的空間構型、鍵角等概念；3、能結合實例說明等電子體原理的應用。第一頁第二頁，共36頁。復習回顧共價鍵σ鍵π鍵鍵參數鍵能鍵長鍵角衡量化學鍵的強弱描述分子的立體結構的重要因素成鍵方式“頭碰頭”,呈軸對稱成鍵方式“肩并肩”,呈鏡像對稱第二頁第三頁，共36頁。形形色色的分子O2HClH2OCO2第三頁第四頁，共36頁。C2H2CH2OCOCl2NH3P4第四頁第五頁，共36頁。完全免費,無需注冊,天天更新！第五頁第六頁，共36頁。完全免費,無需注冊,天天更新！第六頁第七頁，共36頁。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第七頁第八頁，共36頁。思考：同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間結構卻不同，什么原因？同為四原子分子，CH2O與NH3分子的的空間結構也不同，什么原因？第八頁第九頁，共36頁。探究與討論：1、用軌道表示式寫出H、C、N、O等原子的最外層電子的排布情況：第九頁第十頁，共36頁。2、寫出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的電子式、結構式及分子的空間結構：分子CO2H2ONH3CH2OCH4電子式結構式中心原子有無孤對電子空間結構OCO:::::::::::HOH::::HNH:H:::HCH:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H--HH無有有無無直線形角形三角錐形平面三角形正四面體::

HCH:O:::第十頁第十一頁，共36頁。C原子與H原子結合形成的分子為什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子為什么具有正四面體的空間構型（鍵長、鍵能相同，鍵角相同為109°28′）？2s2px2py2pz問題：2s2px2py2pz

C第十一頁第十二頁，共36頁。為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，1.雜化軌道理論簡介2s2pC的基態2s2p激發態正四面體形sp3雜化態CHHHH109°28’激發它的要點是：當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發生混雜，混雜時保持軌道總數不變，得到4個能量相等、成分相同的sp3雜化軌道，夾角109

28′，表示這4個軌道是由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的如下圖所示：雜化第十二頁第十三頁，共36頁。sp3

雜化原子形成分子時，同一個原子中能量相近的一個ns軌道與三個np軌道進行混合組成四個新的原子軌道稱為sp3雜化軌道。SP2第十三頁第十四頁，共36頁。思考題：為了滿足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的價電子排布應如何改變？用軌道式表示B和Be原子的價電子結構的改變。

BF3中的B是sp2雜化，BeCl2中的Be是sp雜化。

第十四頁第十五頁，共36頁。sp2

雜化同一個原子的一個ns軌道與兩個np軌道進行雜化組合為sp2雜化軌道。2s2pB的基態2p2s激發態正三角形sp2雜化態BF3分子形成BFFF激發120°雜化第十五頁第十六頁，共36頁。

同一原子中ns-np

雜化成新軌道：一個s

軌道和一個p軌道雜化組合成兩個新的sp雜化軌道。BeCl2分子形成激發2s2pBe基態2s2p激發態雜化直線形sp雜化態鍵合直線形化合態Cl

BeCl180

sp

雜化第十六頁第十七頁，共36頁。根據以下事實總結：如何判斷一個化合物的中心原子的雜化類型？C－Csp3sp2spC＝CC≡C第十七頁第十八頁，共36頁。（1）看中心原子有沒有形成雙鍵或叁鍵，如果有1個叁鍵，則其中有2個π鍵，用去了2個p軌道，形成的是sp雜化；如果有1個雙鍵則其中有1個π鍵，形成的是sp2雜化；如果全部是單鍵，則形成的是sp3雜化。（2）沒有填充電子的空軌道一般不參與雜化。2、判斷中心原子的雜化類型一般方法第十八頁第十九頁，共36頁。共價分子的幾何外形取決于分子價層電子對數目和類型（包括成鍵電子對和孤電子對）。分子的價電子對由于相互排斥作用,而趨向盡可能遠離以減小斥力而采取對稱的空間構型。價層電子對互斥理論3、確定分子或離子空間構型的簡易方法：第十九頁第二十頁，共36頁。

利用價層電子對互斥理論預測分子或離子的空間構型的步驟如下：（1）確定中心原子的價層電子對數：價層電子對數＝（中心原子的價電子數＋配位原子提供的電子數±離子電荷數

)/2式中：中心原子的價電子數=主族序數例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有氣體：8配位原子提供的價電子數：H與鹵素：1，O與S為0N原子做配位原子時為-1當中心原子的價電子數為奇數時要加1例如：SO42-VP=(6+0+2)/2=4第二十頁第二十一頁，共36頁。(2)確定電子對的空間構型：根據中心原子A周圍的電子對數，從圖中找出電子對的空間構型。(3)確定中心原子的孤對電子對數，推斷分子的空間構型：把配位原子排布在中心原子周圍，每一電子對連接一配位原子，未結合的電子對就是孤電子對。(4)根據電子對間排斥力大小，確定排斥力最小的穩定結構。價層電子對數23456電子對排布方式 直線形平面三角形四面體三角雙錐八面體第二十一頁第二十二頁，共36頁。中心原子的價層電子對的排布和ABn型共價分子的構型價層電子對排布成鍵電子對數孤對電子對數分子類型電子對的排布方式分子構型 實例直線形

23平面三角形20 AB2直線形 HgCl230 AB321 AB2價層電子對數平面三角形BF3角形PbCl2第二十二頁第二十三頁，共36頁。價層電子對數價層電子對排成鍵電子對數孤對電子對數分子類型電子對的排布分子構型 實例布方式4四面體4 0AB43 1AB32 2AB2正四面體CH4三角錐形NH3角形H2O第二十三頁第二十四頁，共36頁。1、寫出HCN分子和CH2O分子的結構式。2．對HCN分子和CH2O分子的立體結構進行預測。

3．寫出HCN分子和CH2O分子的中心原子的雜化類型。4．分析HCN分子和CH2O分子中的π鍵。科學探究:直線形

平面三角形sp雜化sp2雜化2個π鍵1個π鍵第二十四頁第二十五頁，共36頁。應用反饋:化學式中心原子價層電子對數中心原子結合的原子數空間構型CO2SO2NH2－PCl3H3O+SiCl4NO3-NH4+2334443422233434直線形角形角形三角錐形三角錐形平面正三角形正四面體形正四面體形SO42－44正四面體形第二十五頁第二十六頁，共36頁。分子CH4H2ONH3CO2C2H4鍵角109.5104.5107.3180120雜化類型sp3sp3sp3spsp2思考:CH4、H2O、NH3分子中的中心原子均采用SP3雜化，但為何鍵角存在差異？第二十六頁第二十七頁，共36頁。

具有相同的通式——ABm，而且價電子總數相等的分子或離子具有相同的結構特征,這個原理稱為“等電子體原理”。這里的“結構特征”的概念既包括分子的立體結構，又包括化學鍵的類型，但鍵角并不一定相等，除非鍵角為180

或90

等特定的角度。（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，價電子總數16，具有相同的結構—直線型分子，中心原子上沒有孤對電子而取sp雜化軌道，形成直線形s-骨架，鍵角為180

，分子里有兩套

34p-p大

鍵。等電子體原理第二十七頁第二十八頁，共36頁。

（2）CO32–、NO3–、SO3等離子或分子具有相同的通式—AX3,總價電子數24，有相同的結構—平面三角形分子,中心原子上沒有孤對電子而取sp2雜化軌道形成分子的s-骨架，有一套

46p-p大

鍵。

（3）SO2、O3、NO2–等離子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2雜化形式，VSEPR理想模型為平面三角形，中心原子上有1對孤對電子(處于分子平面上)，分子立體結構為V型(或角型、折線型)，有一套符號為

34的p-p大

鍵。第二十八頁第二十九頁，共36頁。三星學科,教師助手,學生幫手,家長朋友！第二十九頁第三十頁，共36頁。

（4）SO42–、PO43–等離子具有AX4的通式,總價電子數32，中心原子有4個s-鍵，故取sp3雜化形式，呈正四面體立體結構；

（5）PO33–、SO32–、ClO3–等離子具有AX3的通式，總價電子數26，中心原子有4個s-軌道(3個s-鍵和1對占據s-軌道的孤對電子)，VSEPR理想模型為四面體，(不計孤對電子的)分子立體結構為三角錐體，中心原子取sp3雜化形式，沒有p-pp鍵或p-p大

鍵，它們的路易斯結構式里的重鍵是d-p大

鍵。第三十頁第三十一頁，共36頁。根據等電子原理，判斷下列各組分子屬于等電子體的是A、H2O、H2SB、HF、NH3

C、CO、CO2D、NO2、SO2答案：A第三十一頁第三十二頁，共36頁。(04年江蘇)

1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數相同、電子總數相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。(1)根據上述原理，僅由第2周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是：

和

；

和

。CON2LiBeBCNOFNeCO2N2O第三十二頁第三十三頁，共36頁。通常把具有相同電子數和相同原子數的分子或離子稱為等電子體。等電子體的結構和性質相似（等電子原理）。有下列兩個系列的物質：系列一CH4C2H6CO32-YC2O42-W系列二NH4+N2H62+XNO2+ZN2試根據等電子體的概念及上述兩系列物質的排列規律，推斷X、Y、Z、W可能是下列物質中的A、NO