第2章第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)【考點(diǎn)精研+知識架構(gòu)+提分專練】 高二化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修2

第2節(jié)共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型109.5°同為三原子分子，CO2和H2O

分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，為什么？H2OCO2直線形180°V形104.5°正四面體109.5°三角錐形107.3°CH4NH3疑問同為SP3雜化，CH4和NH3

分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，為什么？甲烷的4個(gè)C-H單鍵都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個(gè)價(jià)層原子軌道是3個(gè)相互垂直的2p軌道和1個(gè)球形的2s軌道，用它們跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子。？？？為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，碳原子價(jià)電子:2s22p2思考一、分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析1、雜化軌道理論

閱讀P41交流.研討

甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)是怎樣形成的？雜化：原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化.雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道軌道數(shù)目不變，形狀變，能量變成一樣。1.sp3雜化C的基態(tài)例：CH4分子形成2s2p2s2p激發(fā)態(tài)正四面體形sp3雜化態(tài)CHHHH109.5°

同一個(gè)原子的一個(gè)

ns

軌道與三個(gè)np

軌道進(jìn)行雜化組合為sp3雜化軌道。sp3雜化軌道間的夾角是109.5,分子的幾何構(gòu)型為正四面體形。

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，4個(gè)雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。

由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜并重新組合成4個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。由于每個(gè)軌道中都含有1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道，因此我們把這種軌道稱之為

sp3雜化軌道。148

四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp3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s-sp3σ鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。

109.5°2.sp

1雜化

同一原子中

ns-np

雜化成新軌道；一個(gè)

s

軌道和一個(gè)p軌道雜化組合成兩個(gè)新的

sp

1雜化軌道。例：

BeCl2分子形成激發(fā)2s2pBe基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)雜化鍵合直線形sp雜化態(tài)直線形化合態(tài)ClBeCl1803.sp2雜化sp2雜化軌道間的夾角是120度，分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形2s2pB的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)正三角形sp2雜化態(tài)BF3分子形成BF

FFFBF1200F

乙烯中的Ｃ在軌道雜化時(shí)，有一個(gè)Ｐ軌道未參與雜化，只是Ｃ的２s與兩個(gè)２p軌道發(fā)生雜化，形成三個(gè)相同的sp2雜化軌道，三個(gè)sp2雜化軌道分別指向平面三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。未雜化p軌道垂直于sp2雜化軌道所在平面。雜化軌道間夾角為120°。

一、雜化軌道理論雜化：原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化.雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道雜化軌道類型：sp1、sp2、sp3等雜化結(jié)果：重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等成鍵能力更強(qiáng)的原子軌道雜化軌道用于:容納σ鍵電子（未成對電子）和孤對電子

一、雜化軌道理論雜化：原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化.雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道雜化軌道類型：sp1、sp2、sp3等雜化結(jié)果重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等成鍵能力更強(qiáng)的原子軌道雜化軌道用于:容納σ鍵電子（未成對電子）和孤對電子

為什么氨分子的鍵角是107.3°？

OHH①形成分子時(shí)，由于原子間的相互作用，使同一原子內(nèi)部能量相近的不同類型原子軌道重新組合形成的一組新的能量相同的雜化軌道。有多少個(gè)原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個(gè)雜化軌道。②雜化軌道的電子云一頭大，一頭小，成鍵時(shí)利用大的一頭，可以使電子云重疊程度更大，從而形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。即雜化軌道增強(qiáng)了成鍵能力。③雜化軌道之間在空間取最大夾角分布，使相互間的排斥能最小，故形成的鍵較穩(wěn)定。不同類型的雜化軌道之間夾角不同，成鍵后所形成的分子就具有不同的空間構(gòu)型。多個(gè)中心原子的SP1雜化-乙炔分子的形成基態(tài)碳原子價(jià)電子排布↑↓↑↑2s2p↑↑↑↑2s2p激發(fā)四個(gè)原子軌道雜化2個(gè)sp雜化原子軌道↑↑↑↑sp2p一個(gè)s軌道和一個(gè)p軌道雜化,產(chǎn)生兩個(gè)等同的sp雜化軌道,sp雜化軌道間夾角180°，呈直線形。乙炔的形成乙炔分子中的共價(jià)鍵乙炔球棍模型乙炔填充（比例）模型

兩個(gè)碳原子的sp雜化軌道沿各自對稱軸形成sp-sp鍵，另兩個(gè)sp雜化軌道分別與兩個(gè)氫原子的1s軌道重疊形成兩個(gè)sp-s鍵，每個(gè)原子的兩個(gè)p軌道分別從側(cè)面相互重疊，形成兩個(gè)相互垂直的P-P鍵，形成乙炔分子。多中心原子的SP2雜化-苯分子的形成（P44）從苯的結(jié)構(gòu)簡式看，苯分子好像具有雙鍵，苯應(yīng)該具有乙烯的化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)并非如此，那苯分子中究竟存在怎樣的化學(xué)鍵？苯分子中的每個(gè)碳原子均發(fā)生了sp2雜化。未雜化的p軌道肩并肩形成苯分子中的大π鍵大π鍵每個(gè)碳原子sp2雜化的三個(gè)軌道在苯分子中與相鄰的2個(gè)C和一個(gè)H，形成3個(gè)σ鍵sp型的三種雜化（只有一個(gè)中心原子）雜化類型sp1sp2sp3參與雜化原子軌道1個(gè)s+1個(gè)p1個(gè)s+2個(gè)p1個(gè)s+3個(gè)p雜化軌道數(shù)2個(gè)sp1雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道間夾角180o120o109.5o空間構(gòu)型直線平面正三角形正四面體實(shí)例BeCl2，HCNBF3,BCl3CH4，CCl4

不等性sp31個(gè)s+3個(gè)p4個(gè)sp3雜化軌道（不全部參與成鍵）107.3o104.5o三角錐V形NH3

H2ONH4+H3O+sp型的三種雜化（多個(gè)中心原子）雜化類型sp1sp2sp3參與雜化原子軌道1個(gè)s+1個(gè)p1個(gè)s+2個(gè)p1個(gè)s+3個(gè)p雜化軌道數(shù)2個(gè)sp1雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道間夾角180o120o109.5o空間構(gòu)型直線平面矩形、平面正六邊形實(shí)例C2H2C2H4,C6H6C2H6非中心原子：Cl（F、Br、I）等同于H提示：中心原子：同主族的可以互換（如P等同于N、S等同于O等）通常雙原子分子中沒有發(fā)生雜化課堂練習(xí)寫出下列分子的的雜化軌道類型及空間構(gòu)型

NH3、BeCl2、PCl3、BF3、CS2、H2O、SiCl4(2)一個(gè)分子或離子中的價(jià)電子對在空間的分布模型

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直線形平面三角形正四面體三角雙錐體正八面體(1)理論要點(diǎn)——中心原子價(jià)電子對（包括成鍵電子對和孤電子對）之間存在排斥力，使分子中其他原子處于盡可能遠(yuǎn)的位置。二.價(jià)電子對互斥理論（又稱VSEPR理論）HgCl2BF3CCl4PCl5SF6ABm型分子的價(jià)電子對（n）計(jì)算的方法ABm分子（A是中心原子，B是配位原子，m指配位原子個(gè)數(shù)）其中，中心原子的價(jià)電子數(shù)等于中心原子的最外層電子數(shù)，配位原子是鹵素原子、H原子提供1個(gè)價(jià)電子，O原子和S原子不提供電子。例如：H2O的中心原子為O原子，其價(jià)電子數(shù)為6，H原子提供1個(gè)價(jià)電子，可知：2sp直線形3sp2平面正三角形4sp3

正四面體價(jià)電子對數(shù)雜化軌道空間構(gòu)型雜化類型【小結(jié)】中心原子的價(jià)電子對均為成鍵電子對時(shí)，雜化軌道形狀即分子的空間構(gòu)型。5sp3d

三角雙錐6sp3d2

正八面體價(jià)電子對數(shù)雜化軌道空間構(gòu)型雜化類型【過渡】中心原子的價(jià)電子對不都是為成鍵電子對時(shí)，分子的空間構(gòu)型？水分子中氧原子的孤對電子=4-2（配位原子個(gè)數(shù)）=2H2O電子式：成鍵電子對孤電子對水分子空間結(jié)構(gòu)預(yù)測水分子空間結(jié)構(gòu)化學(xué)式價(jià)層電子對數(shù)雜化軌道類型VSEPR模型孤對電子數(shù)分子或離子的立體構(gòu)型CH4

NH3CO2SO2CCl4SO42-NO3-NH4+

【學(xué)習(xí)活動(dòng)1】

ABm型幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對數(shù)及空間結(jié)構(gòu)4SP3

正四面體0正四面體

4SP3

正四面體1三角錐形2SP1

直線型0直線型

3SP2

平面三角形1V形4SP3

正四面體0正四面體

4SP3

正四面體0正四面體3SP2

平面三角形

0平面三角形

4SP3

正四面體0正四面體CH4鍵角：109.28°NH3鍵角：107.3°【學(xué)習(xí)活動(dòng)2】交流.研討閱讀后并思考，氨氣中的氮原子發(fā)生SP3雜化，實(shí)驗(yàn)測得氨分子中的鍵角為107.3°而不是109.28°？H2O鍵角：104.5°排斥力

:

孤對-孤對>孤對-成鍵電子對>成鍵電子對之間等電子原理化學(xué)通式相同且價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的空間結(jié)構(gòu)和相同的化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征。例如：SO42-、PO43-、ClO4-屬于等電子體，