1、新课标人教版选修三物质结构与性质新课标人教版选修三物质结构与性质12/20/2022第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节分子的立体结构分子的立体结构（第二课时）（第二课时）1、一类是中心原子上的、一类是中心原子上的价电子都用于形成共价电子都用于形成共价键价键，它们的立体结构可用中心原子周围的原，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数子数n来预测，概括如下：来预测，概括如下：ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 直线形直线形 CO2 n=3 平面三角形平面三角形 CH2O n=4 正四面体形正四面体形 CH4 n=5 三角双锥形三角双锥形 PCl5 n=6 正八面体形正八
2、面体形 SCl6一、价层电子对互斥模型一、价层电子对互斥模型(VSEPR(VSEPR模型模型)复 习 回 顾2 2、另一类是中心原子上有、另一类是中心原子上有孤对电子孤对电子(未用于形成共价键未用于形成共价键的电子对的电子对)的分子，的分子，ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 V形形 H2O n=3 三角锥形三角锥形 NH3原因：中心原子上的孤对电子也要原因：中心原子上的孤对电子也要占据中心原占据中心原子周围的空间子周围的空间，并参与互相排斥。例如，并参与互相排斥。例如，H2O和和NH3的中心原子分别有的中心原子分别有2对和对和l对孤对电子，对孤对电子，跟中心原子周围的跟中心原子周围的
3、键加起来都是键加起来都是4，它们相互，它们相互排斥，形成四面体，因而排斥，形成四面体，因而H2O分子呈分子呈V形，形，NH3分子呈三角锥形。分子呈三角锥形。应用反馈应用反馈:化学式化学式 中心原子中心原子 孤对电子数孤对电子数中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数空间构型空间构型HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直线形直线形 V 形形V形形平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形四面体四面体正四面体正四面体正四面体正四面体SO4204正四面体正四面体杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介分析思考：分析思考：、写出、写出C原子电子排布的轨道表示式
4、，并由此推原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：测：CH分子的分子的C原子有没有可能形成四个共价原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？键？怎样才能形成四个共价键？、如果、如果C原子就以个轨道和个轨道原子就以个轨道和个轨道上的单电子，分别与四个原子的轨道上的上的单电子，分别与四个原子的轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与相同？这与CH分子的实际情况是否吻合？分子的实际情况是否吻合？如何才能使如何才能使CH分子中的分子中的C原子与四个原子与四个H原子形成完原子形成完全等同的四个共价键呢？全等同的四个共价键呢？1092
5、8原子轨道？伸展方向？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和轨道和3个个2p轨道会发生混杂，混杂时轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变保持轨道总数不变，得到得到4个相同的个相同的sp3杂化轨道，夹角杂化轨道，夹角109 28，表示这，表示这4个轨个轨道是由道是由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道杂化形成的如下图所示：轨道杂化形成的如下图所示：三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体
6、形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928激发激发148 由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合并重新组合成成4个能量与形状完全相同的轨道。个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有由于每个轨道中都含有1/41/4的的s s轨道成分和轨道成分和3/43/4的的p p轨道成分，因此我们把这种轨道称之轨道成分，因此我们把这种轨道称之为为 spsp3 3杂化轨道。杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，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，使轨道间的排斥最小，4 4个杂化轨道的伸展个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。方向分别指向正四
7、面体的四个顶点。四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、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能量和键角都完全相同的S-SP3键，形成一个正键，形成一个正四面体构型的分子。四面体构型的分子。10928 通过以上的学习，以CH4为例，谈谈你对“杂化”及“杂化轨道”的理解。C原子为什么要进行“杂化”？C原子是如何进行“杂化”的？“杂化轨道”有哪些特点？通过分析CH2=CH2分子的结构，你认为分子中的C原子是否也需要“杂化”？它又应该进行怎样的“杂化”？由由1个个s轨道和轨道和2个个p轨道轨道混杂混
8、杂并重新组合成并重新组合成3个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/31/3的的s s轨道成分和轨道成分和2/32/3的的p p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为spsp2 2杂化轨道。杂化轨道。sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图spsp2 2杂化杂化轨道的形成和特点：轨道的形成和特点：由由1个个s轨道与轨道与2个个p轨道组合成轨道组合成3个个sp2 杂化轨道的过程称为杂化轨道的过程称为sp2 杂化杂化。每个。每个sp2 杂杂化轨道中含有化轨道中含有1/3的的s
9、轨道成分和轨道成分和2/3的的p轨轨道成分。道成分。为使轨道间的排斥能最小，为使轨道间的排斥能最小，3 3个个spsp2 2杂化轨道呈杂化轨道呈正三角形分布，夹角为正三角形分布，夹角为1201200 0。当。当3 3个个spsp2 2杂化轨道分杂化轨道分别与其他别与其他3 3个相同原子的轨道重叠成键后，就会形个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面三角形构型的分子。成平面三角形构型的分子。根据以上对根据以上对SP2杂化过程的分析，自己杂化过程的分析，自己尝试推测一下乙烯分子中尝试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型原子的杂化类型和成键情况，尤其是和成键情况，尤其是C=C的形成情况？的形成情况？现
10、在你能否解释乙烯分子的结构和性质现在你能否解释乙烯分子的结构和性质特点了？特点了？由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成2个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/2的的s轨道成分和轨道成分和1/2的的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为SP杂化轨道。杂化轨道。SP杂化轨道杂化轨道 spsp杂化轨道的形成及特点：杂化轨道的形成及特点：由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道“混杂混杂”成成2个个sp杂化轨道的杂化轨道的过程称为过程称为sp杂化杂化，所形成的轨道称
11、为，所形成的轨道称为sp杂化轨道。杂化轨道。为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为1800。当。当2个个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线型分子。型分子。sp杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介1、杂化轨道、杂化轨道 原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混杂后，形成相同数量的几个能量与形状都相同的杂后，形成相同数量的几个能量与形状都相同的新轨道。新轨道。2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型 （1）SP
12、3杂化轨道杂化轨道 （2）SP2杂化轨道杂化轨道 （3）SP杂化轨道杂化轨道杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1 1个个 s+1s+1个个p p1 1个个s+2s+2个个p p1 1个个s+3s+3个个p p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角1801800 01201200 01091090 0 2828 空空 间间 构构 型型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2,C2H2B
13、F3 ,C2H4CH4 ,CCl4三种三种SP杂化轨道的比较杂化轨道的比较 实例分析实例分析1：试分析试分析BeCl2分子的形成和空间构型。分子的形成和空间构型。BeBe原子的价层电子排布为原子的价层电子排布为2s2s2 2 。在形成。在形成BeClBeCl2 2 分子的过程中，分子的过程中，BeBe原子的原子的1 1个个2s2s电子被激发到电子被激发到2p2p空空轨道，价层电子排布变为为轨道，价层电子排布变为为2s2s1 1 2p 2px x1 1 。这。这2 2个含有个含有单电子的单电子的2s2s轨道和轨道和2p2px x轨道进行轨道进行spsp杂化，组成夹角杂化，组成夹角为为180180
14、0 0 的的2 2个能量相同的个能量相同的spsp杂化轨道，其形成过杂化轨道，其形成过程可表示为：程可表示为：理论分析：理论分析：Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成轨道重叠，形成2个个sp-p的的键，所以键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。分子的空间构型为直线。实验测定：实验测定：BeCl2分子中有分子中有2个完全等同的个完全等同的Be-Cl键，键，键角为键角为1800，分子的空间构型为直线。，分子的空间构型为直线。实例分析实例分析2：试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。BF3分子的中心
15、原子是分子的中心原子是B，其价层电子排布为，其价层电子排布为2s22px1。在形成。在形成BF3分子的过程中，分子的过程中，B原子的原子的2s轨轨道上的道上的1个电子被激发到个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布空轨道，价层电子排布为为2s12px12py1，1个个2s轨道和轨道和2个个2p轨道进行轨道进行sp2杂杂化，形成夹角均为化，形成夹角均为1200的的3个完全等同的个完全等同的SP2杂化杂化轨道。其形成过程可表示为：轨道。其形成过程可表示为：理论分析：理论分析：B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形
16、成3个个sp2-p的的键。故键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。分子的空间构型是平面三角形。实验测定：实验测定：BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的B-F键，键，键角为键角为1200，分子的空间构型为平面三角形。，分子的空间构型为平面三角形。实例分析实例分析3：试解释试解释CCl4分子的空间构型。分子的空间构型。CCl4分子的中心原子是分子的中心原子是C，其价层电子组态为，其价层电子组态为2s22px12py1。在形成。在形成CCl4分子的过程中，分子的过程中，C原子的原子的2s轨道上的轨道上的1个电子被激发到个电子被激发到2p空轨道，价层电子空轨道，价层电子组态为组态为2s
17、12px12py12pz1，1个个2s轨道和轨道和3个个2p轨道进轨道进行行sp3杂化，形成夹角均为杂化，形成夹角均为109028的的4个完全等同个完全等同的的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为杂化轨道。其形成过程可表示为理论分析：理论分析：C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成4个个sp3-p的的键。故键。故CCl4 分子的空间构型是正四面体分子的空间构型是正四面体.实验测定：实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的C-Cl键，键，其分子的空间构型为正四面体。其分子的空间构型为正四面体。谢谢大家，再见！谢谢大家，再见！
