選修3第二章第二節(jié)分子的立體構(gòu)型

1、活動(dòng)一活動(dòng)一1、利用幾何知識分析一下，空間分布的兩個(gè)點(diǎn)、利用幾何知識分析一下，空間分布的兩個(gè)點(diǎn)是否一定在同一直線？是否一定在同一直線？遷移遷移:兩個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這兩個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這2個(gè)原子看成兩個(gè)原子看成兩個(gè)點(diǎn)，則它們在空間上可能構(gòu)成幾種形狀？是什個(gè)點(diǎn)，則它們在空間上可能構(gòu)成幾種形狀？是什么？么？O2HCl2、利用幾何知識分析一下，空間分布的三個(gè)點(diǎn)、利用幾何知識分析一下，空間分布的三個(gè)點(diǎn)是否一定在同一直線上？是否一定在同一直線上？遷移：三個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這遷移：三個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這3個(gè)原子看成個(gè)原子看成三個(gè)點(diǎn)，則它們在空間上可能構(gòu)成幾種形狀？分三個(gè)點(diǎn)，則它們在空間上可能構(gòu)成

2、幾種形狀？分別是什么？別是什么？CO2H2O 在多原子構(gòu)成的分子中，由于原在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，使得分子間排列的空間順序不一樣，使得分子有不同的結(jié)構(gòu)，這就是所謂的子有不同的結(jié)構(gòu)，這就是所謂的分子分子的立體構(gòu)型的立體構(gòu)型。H2OCO2直線形直線形180180V V形形105105HCHONH3平面三角形平面三角形120120三角錐形三角錐形107107CH4正四面體正四面體P4正四面體正四面體6060C2H2直線形直線形180180 同為三原子分子，同為三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空間結(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？構(gòu)卻不同，什么原因？ 同為四原子分

3、子，同為四原子分子，CH2O與與 NH3 分子的的分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？ 對對ABn型的分子或離子，型的分子或離子，中心原子中心原子A價(jià)層電子對價(jià)層電子對（包括成鍵（包括成鍵鍵電子對鍵電子對和未成鍵的和未成鍵的孤電子對孤電子對）之）之間由于存在排斥力，將使分子的幾何構(gòu)型總是間由于存在排斥力，將使分子的幾何構(gòu)型總是采取電子對相互排斥最小的那種構(gòu)型，采取電子對相互排斥最小的那種構(gòu)型，以使彼以使彼此之間斥力最小，此之間斥力最小，分子體系分子體系A(chǔ)（鍵電子對鍵電子對和未成鍵的和未成鍵的孤電子對孤電子對代表代表物質(zhì)物質(zhì)電子式電子式中心原子結(jié)中心原子結(jié)合原子數(shù)合原子數(shù)

4、n鍵電鍵電子對子對孤電子孤電子對對價(jià)層電價(jià)層電子對數(shù)子對數(shù)H2ONH3CO2CH4:H O H:H N H:H:H C H:HHO C O: : :2342224314404202=鍵鍵電子對數(shù)電子對數(shù)+中心原子上的孤對電子對數(shù)中心原子上的孤對電子對數(shù)價(jià)層電子對數(shù)價(jià)層電子對數(shù) 鍵電子對數(shù)鍵電子對數(shù) = 與中心原子結(jié)合的原子數(shù)與中心原子結(jié)合的原子數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)= =(a-xb)(a-xb)a 對于對于原子原子，為中心原子的最外層電子數(shù)，為中心原子的最外層電子數(shù) (對于對于陽離子陽離子，a為中心原子的為中心原子的 最外層電子數(shù)減去離子的最外層電子數(shù)減去離子的電荷數(shù)；

5、對于電荷數(shù)；對于陰離子陰離子， a為中心原子為中心原子 的最外層電子數(shù)加上的最外層電子數(shù)加上離子的電荷數(shù)）離子的電荷數(shù)）x 為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)b 為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)(H為為1，其，其他原子為他原子為“8-該原子的最外層電子數(shù)）該原子的最外層電子數(shù)）=（a-xb)分子或分子或離子離子中心原中心原子子 a x b中心原子中心原子上的孤電上的孤電子對數(shù)子對數(shù) H2O O SO2 S NH4+ N CO32- C 1 0 0 2分子或分子或離子離子鍵鍵電子對數(shù)電子對數(shù) 孤電子對孤電子對數(shù)數(shù)VSEPR模模型及名稱

6、型及名稱分子的立體構(gòu)分子的立體構(gòu)型及名稱型及名稱CO2CO32-SO2232001COOCOOOSOO分子或分子或離子離子鍵鍵電電子對數(shù)子對數(shù)孤電子孤電子對數(shù)對數(shù)VSEPR模型及模型及名稱名稱分子的立體構(gòu)型及分子的立體構(gòu)型及名稱名稱CH4NH3H2O432012CHHHHNHHHOHH正四面體正四面體正四面體正四面體四面體四面體三角錐形三角錐形四面體四面體V形形化學(xué)式化學(xué)式中心原子中心原子 孤對電子孤對電子數(shù)數(shù)鍵電子鍵電子對數(shù)對數(shù)VSEPR模型模型SO32-BF3NH4+1033空間構(gòu)型空間構(gòu)型三角錐形三角錐形平面三角形平面三角形04平面三角形平面三角形四面體四面體正四面體正四面體 確定確定B

7、F3、NH4+和和SO32-的的VSEPR模型和它們模型和它們的立體構(gòu)型。的立體構(gòu)型。正四面體正四面體VSEPVSEPR R模型模型成成鍵鍵電電子子對對數(shù)數(shù)孤孤對對電電子子對對數(shù)數(shù)分子分子類型類型 電子對的排電子對的排布模型布模型 立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu) 實(shí)實(shí) 例例 23平面平面三角三角形形2 0 AB2直線形直線形 CO23 0 AB32 1 AB2價(jià)價(jià)層層電電子子對對數(shù)數(shù)平面三角形平面三角形 BF3V形形SO2直線直線形形活動(dòng)二活動(dòng)二 請根據(jù)價(jià)層電子對請根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論分析互斥理論分析CH4的立體構(gòu)型。的立體構(gòu)型。1、寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么、寫出碳原子的核外電子排布圖，思考

8、為什么碳原子與氫原子結(jié)合形成碳原子與氫原子結(jié)合形成CH4，而不是，而不是CH2 ？基態(tài)基態(tài)C原子軌道排布圖原子軌道排布圖1s22s22p2基態(tài)基態(tài)H原子軌道排布圖原子軌道排布圖1s1按照我們已經(jīng)學(xué)過的價(jià)鍵理論，甲烷的按照我們已經(jīng)學(xué)過的價(jià)鍵理論，甲烷的4 4個(gè)個(gè)C C H H單鍵單鍵都應(yīng)該是都應(yīng)該是鍵，然而，碳原子的鍵，然而，碳原子的4 4個(gè)價(jià)層原子軌道是個(gè)價(jià)層原子軌道是3 3個(gè)相互垂直的個(gè)相互垂直的2p 2p 軌道和軌道和1 1個(gè)球形的個(gè)球形的2s2s軌道，用它們跟軌道，用它們跟4 4個(gè)氫原子的個(gè)氫原子的1s1s原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子，這

9、是為什么呢？的甲烷分子，這是為什么呢？CC為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論激發(fā)s2p2p2s2雜化3spsp3C：2s22p2由由1個(gè)個(gè)s軌道和軌道和3個(gè)個(gè)p軌道軌道混雜混雜并重新組合成并重新組合成4個(gè)能量與形狀完個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。全相同的軌道。我們把這種軌道稱之為我們把這種軌道稱之為 sp3雜化軌道雜化軌道。 為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，的排斥最小，4 4個(gè)雜化軌道的伸展方向成什么立體構(gòu)型個(gè)雜化軌道的伸展方向成什么立體構(gòu)型? ? 四個(gè)四個(gè)H原子分別以原子分別以4個(gè)個(gè)s

10、軌道與軌道與C原子上的四原子上的四個(gè)個(gè)sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的能量和鍵角都完全相同的S-SP3鍵，從而構(gòu)成一鍵，從而構(gòu)成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。 10928在形成分子時(shí)，在外界條件影響下在形成分子時(shí)，在外界條件影響下若干若干不同類型能量相近的原子軌道不同類型能量相近的原子軌道混合起來，混合起來，重新組合成一組新軌道的過程叫做原子軌道的重新組合成一組新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，所形成的新軌道就稱為雜化軌道。雜化，所形成的新軌道就稱為雜化軌道。（1）參與參加雜化的各原子軌道）參與參加雜化的各原

11、子軌道能量要相近能量要相近（同一能級組或相近能級組的軌道）；（同一能級組或相近能級組的軌道）；（2）雜化前后原子軌道數(shù)目不變：參加雜化的）雜化前后原子軌道數(shù)目不變：參加雜化的軌道數(shù)目軌道數(shù)目等于等于形成的雜化軌道數(shù)目；但雜化軌形成的雜化軌道數(shù)目；但雜化軌道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時(shí)更有道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時(shí)更有利于軌道間的重疊；利于軌道間的重疊；（3）雜化前后原子軌道為使相互間）雜化前后原子軌道為使相互間排斥力最排斥力最小小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。軌道伸展方向不同。x y z x y z z x y z x

12、 y z 180 每個(gè)每個(gè)sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有含有1/2 s 軌道軌道和和1/2 p 軌道軌道的成分，兩個(gè)軌道間的成分，兩個(gè)軌道間的的夾角為夾角為180，呈直線型呈直線型。 sp 雜化：雜化：1個(gè)個(gè)s 軌道與軌道與1個(gè)個(gè)p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化, 形成形成2個(gè)個(gè)sp雜化軌道。雜化軌道。激發(fā)180ClClBeBe原子：原子：1s22s2 沒有單個(gè)電子，沒有單個(gè)電子，s2p2p2s2spsp雜化雜化ClClsppxpxx y z x y z z x y z x y z 120 每個(gè)每個(gè)sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭雜化軌道的形狀也為

13、一頭大，一頭小，含有小，含有 1/3 s 軌道和軌道和 2/3 p 軌道的成分。每兩個(gè)軌道的成分。每兩個(gè)軌道間的夾角為軌道間的夾角為120，呈，呈平面三角形平面三角形。 sp2雜化雜化：1個(gè)個(gè)s 軌道與軌道與2個(gè)個(gè)p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化, 形成形成3個(gè)個(gè)sp2 雜化軌道。雜化軌道。激發(fā)120FFFBB： 1s22s22p1沒有沒有3個(gè)成單電子個(gè)成單電子s2p2p2s2sp2sp2雜化sp3雜化軌道的形成過程雜化軌道的形成過程 x y z x y z z x y z x y z 10928 sp3雜化雜化：1個(gè)個(gè)s 軌道與軌道與3個(gè)個(gè)p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化,形成形成4個(gè)個(gè)sp

14、3 雜化軌道。雜化軌道。 每個(gè)每個(gè)sp3雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有小，含有1/4s軌道和軌道和3/4p軌道的成分，每兩個(gè)軌軌道的成分，每兩個(gè)軌道間的夾角為道間的夾角為109.5，空間構(gòu)型為，空間構(gòu)型為正四面體型正四面體型。激發(fā)s2p2p2s2雜化3spsp3C：2s22p2激發(fā)s2p2p2s2雜化3spsp3CH4原子原子軌道雜化軌道雜化參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分的均勻混合。參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分的均勻混合。 雜化軌道雜化軌道 每個(gè)軌道的成分每個(gè)軌道的成分 軌道間夾角軌道間夾角( 鍵角鍵角) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3

15、 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928H2O原子軌道雜化原子軌道雜化 O原子：原子：2s22p4 有有2個(gè)單電子，可形成個(gè)單電子，可形成2個(gè)共價(jià)個(gè)共價(jià)鍵，鍵角應(yīng)當(dāng)是鍵，鍵角應(yīng)當(dāng)是90，Why? 2s2p2 對孤對電子對孤對電子：參與雜化的各原參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分上的不均勻混子軌道進(jìn)行成分上的不均勻混合，某個(gè)雜化軌道有孤電子對。合，某個(gè)雜化軌道有孤電子對。三、雜化理論簡介三、雜化理論簡介4.4.雜化類型判斷：雜化類型判斷： 因?yàn)殡s化軌道只能用于形成因?yàn)殡s化軌道只能用于形成鍵或用來鍵或用來容納孤電子對，故有容納孤電子對，故有 雜化類型的判斷方法：雜化類型的判斷方

16、法：先確定分子或先確定分子或離子的離子的VSEPR模型模型，然后就可以比較方，然后就可以比較方便地確定中心原子的雜化軌道類型。便地確定中心原子的雜化軌道類型。=中心原子孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)中心原子孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)A的價(jià)電子對數(shù)的價(jià)電子對數(shù)234參加雜化的軌道參加雜化的軌道A的雜化軌道數(shù)的雜化軌道數(shù)雜化類型雜化類型A的價(jià)電子空間構(gòu)型的價(jià)電子空間構(gòu)型A的雜化軌道空間構(gòu)型的雜化軌道空間構(gòu)型ABm型分子或離子型分子或離子空間構(gòu)型空間構(gòu)型 對于對于ABm型分子或離子，其中心原子型分子或離子，其中心原子A的雜的雜化軌道數(shù)恰好與化軌道數(shù)恰好與A的價(jià)電子對數(shù)相等。的價(jià)電子對數(shù)相等。

17、s+ps+(2)ps+(3)p1、對于、對于主族元素主族元素來說，來說，中心原子的雜化軌道數(shù)中心原子的雜化軌道數(shù)=價(jià)層電子數(shù)價(jià)層電子數(shù)=鍵電子鍵電子對數(shù)（中心原子結(jié)合的電子數(shù)）對數(shù)（中心原子結(jié)合的電子數(shù)）+孤電子對數(shù)孤電子對數(shù)規(guī)律：規(guī)律：當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為4時(shí)，其雜化類時(shí)，其雜化類型為型為sp3雜化，雜化，當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為3時(shí)，其雜化類時(shí)，其雜化類型為型為sp2雜化，雜化，當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為2時(shí)，其雜化類時(shí)，其雜化類型為型為sp雜化。雜化。2、通過看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判、通過看中

18、心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判斷中心原子的雜化類型。斷中心原子的雜化類型。規(guī)律：規(guī)律：如果有如果有1個(gè)三鍵或兩個(gè)雙鍵，則其中有個(gè)三鍵或兩個(gè)雙鍵，則其中有2個(gè)個(gè)鍵，鍵，用去用去2個(gè)個(gè)p軌道，形成的是軌道，形成的是sp雜化；雜化；如果有如果有1個(gè)雙鍵則其中必有個(gè)雙鍵則其中必有1個(gè)個(gè)鍵，用去鍵，用去1個(gè)個(gè)P軌道，形成的是軌道，形成的是sp2雜化；雜化；如果全部是單鍵，則形成如果全部是單鍵，則形成sp3雜化。雜化。計(jì)算下列分子或離子中的價(jià)電子對數(shù)，并根據(jù)已計(jì)算下列分子或離子中的價(jià)電子對數(shù)，并根據(jù)已學(xué)填寫下表學(xué)填寫下表物質(zhì)物質(zhì)價(jià)電價(jià)電子對子對數(shù)數(shù)中心原中心原子雜化子雜化軌道類型軌道類型雜化軌道雜化軌道/

19、電子對空電子對空間構(gòu)型間構(gòu)型軌道軌道夾角夾角分子空分子空間構(gòu)型間構(gòu)型鍵角鍵角氣態(tài)氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl32344444spspspsp2sp3直線形直線形平面三角形平面三角形四四面面體體180120109.5直線形直線形平面三角平面三角形形正四正四面體面體V形形三角三角錐形錐形180120109.5109.5104.5107.3107.3 試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況分子的成鍵情況 C原子在形成乙烯分子時(shí)，碳原子的原子在形成乙烯分子時(shí)，碳原子的2s軌道與軌道與2個(gè)個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成軌道發(fā)生雜化，形成3個(gè)個(gè)s

20、p2雜化軌道，伸向平面正雜化軌道，伸向平面正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。每個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。每個(gè)C原子的原子的2個(gè)個(gè)sp2雜化軌道分雜化軌道分別與別與2個(gè)個(gè)H原子的原子的1s軌道形成軌道形成2個(gè)相同的個(gè)相同的鍵，各自剩鍵，各自剩余的余的1個(gè)個(gè)sp2雜化軌道相互形成一個(gè)雜化軌道相互形成一個(gè)鍵，各自沒有雜鍵，各自沒有雜化的化的l個(gè)個(gè)2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成肩并肩重疊形成鍵。所以，在乙烯分子中雙鍵由一鍵。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個(gè)個(gè)鍵和一個(gè)鍵和一個(gè)鍵構(gòu)成。鍵構(gòu)成。 C原子在形成乙炔分子時(shí)發(fā)生原子在形成乙炔分子時(shí)發(fā)生sp雜化，兩個(gè)雜化，兩個(gè)碳

21、原子以碳原子以sp雜化軌道與氫原子的雜化軌道與氫原子的1s軌道結(jié)合形成軌道結(jié)合形成鍵。各自剩余的鍵。各自剩余的1個(gè)個(gè)sp雜化軌道相互形成雜化軌道相互形成1個(gè)個(gè)鍵，兩個(gè)碳原子的未雜化鍵，兩個(gè)碳原子的未雜化2p軌道分別在軌道分別在Y軸和軸和Z軸方向重疊形成軸方向重疊形成鍵。所以乙炔分子中碳原子間鍵。所以乙炔分子中碳原子間以叁鍵相結(jié)合。以叁鍵相結(jié)合。1、為什么、為什么CuSO4 5H2O晶體是藍(lán)色而無水晶體是藍(lán)色而無水CuSO4是白色？是白色？Cu(H2O)42+SO42 天藍(lán)色天藍(lán)色 天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色 無色無色 無色無色 無色無色Na+Cl-K +Br -固體固體溶液顏色溶液顏色無色離子：

22、無色離子：CuSO4CuCl22H2OCuBr2NaClK2SO4KBr什么離子呈天藍(lán)色：什么離子呈天藍(lán)色：白色白色白色白色白色白色 白色白色綠色綠色深褐色深褐色 將下表中的少量固體溶于足量的水，將下表中的少量固體溶于足量的水，觀察實(shí)驗(yàn)顯現(xiàn)并填寫表格觀察實(shí)驗(yàn)顯現(xiàn)并填寫表格2、Cu2+與與H2O是如何結(jié)合的呢？是如何結(jié)合的呢？Cu(HCu(H2 2O)O)4 4 2+2+平面正方形結(jié)構(gòu)平面正方形結(jié)構(gòu)成鍵的兩個(gè)原子一方提供孤對電成鍵的兩個(gè)原子一方提供孤對電子，一方提供空軌道而形成的子，一方提供空軌道而形成的共價(jià)鍵共價(jià)鍵。：一方提供孤對電子，一方提：一方提供孤對電子，一方提供空軌道。供空軌道。配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵配位鍵同樣具有飽和性和方向性配位鍵同樣具有飽和性和方向性H3O+、NH4+中含有配位鍵中含有配位鍵（3）配位鍵的表示方法）配位鍵的表示方法ABHOHHCu H2OH2OH2OOH22+請你寫出請你寫出NH4+的配位鍵的表示法？的配位鍵的表示法？2、配位化合物（配合物）、配位化合物（配