《一些典型分子的空間構型》名師課件1

第2章化學鍵與分子間作用力第2節(jié)共價鍵與分子的空間構型第1課時一、一些典型分子的立體構型105°1.甲烷分子的空間構型甲烷的4個C—H單鍵都應該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到四面體構型的甲烷分子。？？？為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，碳原子價電子:2s22p2思考通過分析甲烷分子的正四面體構型的形成過程，討論下列問題。1、通過觀察示意圖描述碳原子雜化的過程，以及雜化前后軌道能量的大小比較。2、通過觀察示意圖描述各個鍵的形成過程及鍵的類型。3、雜化后軌道的空間構型為什么是正四面體？【合作探究一】碳原子雜化過程問1、通過觀察此示意圖，描述碳原子的雜化過程以及雜化前后軌道能量的大小比較。軌道排布式：能量雜化前雜化后p軌道稍大于s軌道，但是在同一能級組中，能量接近雜化軌道的能量處于s與p軌道之間，4個軌道能量相等雜化前后軌道的比較雜化及雜化軌道：在外界化學環(huán)境影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過程就叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。雜化類型參與雜化的原子軌道雜化后的軌道及數(shù)目未參與雜化的價電子層軌道雜化軌道間夾角空間構型共價鍵類型與數(shù)量1個s+3個psp34個sp3雜化軌道109028’正四面體無總結一：sp3雜化的要點問2、通過觀察示意圖，描述甲烷中共價鍵的形成過程4+→HCCH41ssp3雜化類型參與雜化的原子軌道雜化后的軌道及數(shù)目未參與雜化的價電子層軌道雜化軌道間夾角空間構型共價鍵類型與數(shù)量

1個s+3個psp34個sp3雜化軌道109028’正四面體無4個s-sp3σ鍵四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3的σ鍵。總結一：sp3雜化的要點雜化類型參與雜化的原子軌道雜化后的軌道及數(shù)目未參與雜化的價電子層軌道雜化軌道間夾角空間構型共價鍵類型與數(shù)量1個s+3個psp34個sp3雜化軌道109028’正四面體無總結一：sp3雜化的要點問3、四個雜化軌道為什么采取四面體構型，即4個軌道的伸展方向分別指向正四面體的4個頂點？而不是形成平面四邊形等構型呢？通過觀察示意圖回答。4個s-sp3σ鍵3、雜化后軌道的空間構型為什么是正四面體，夾角是109.50？一、甲烷分子的空間構型與雜化軌道理論【問題探究一】sp3雜化軌道的空間取向示意圖雜化類型參與雜化的原子軌道雜化后的軌道及數(shù)目未參與雜化的價電子層軌道雜化軌道間夾角空間構型共價鍵類型與數(shù)量1個s+3個psp34個sp3雜化軌道109028’正四面體無為了使四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，體系最穩(wěn)定，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點，軌道間夾角為109028’?？偨Y一：sp3雜化的要點4個s-sp3σ鍵雜化類型雜化軌道數(shù)目空間構型參與雜化的原子軌道sp34正四面體1s+3psp23平面三角形1s+2psp12直線型1s+1p二、乙烯、乙炔分子的空間構型【合作探究二】

通過分析乙烯、乙炔分子的形成過程，討論下列問題。1、兩分子的結構式、空間構型，并標出鍵角。2、通過觀察示意圖描述碳原子的雜化過程。3、通過觀察示意圖描述各個鍵的形成過程及鍵的類型。sp2雜化過程sp1雜化過程問1、觀察示意圖，描述碳原子的雜化過程問2:乙烯分子中碳原子的雜化,描述各個軌道空間位置關系.

乙烯中的Ｃ在軌道雜化時，有一個Ｐ軌道未參與雜化，只是Ｃ的2s與兩個2p軌道發(fā)生雜化，形成三個相同的sp2雜化軌道，三個sp2雜化軌道分別指向平面三角形的三個頂點，雜化軌道間夾角為120°。未雜化p軌道垂直于sp2雜化軌道所在的平面。乙炔分子中碳原子的雜化,描述各軌道空間位置關系乙炔中的Ｃ在軌道雜化時,有兩個Ｐ軌道未參與雜化,只是Ｃ的2s與１個2p軌道發(fā)生雜化,形成2個相同的sp１雜化軌道，2個sp１雜化軌道夾角為180°.未雜化2個p軌道彼此垂直于sp1雜化軌道.雜化類型sp1sp2參與雜化的原子軌道未參與雜化的價電子層軌道雜化后的軌道及數(shù)目雜化軌道間夾角

空間構型共價鍵類型與數(shù)量1個s+1個p1個s+2個p2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道18001200直線正三角形2個p軌道1個p軌道總結二：總結sp1、

sp2雜化要點問3：乙烯分子中各個鍵的形成過程及鍵的類型。

兩個碳原子的sp2雜化軌道沿各自對稱軸形成sp2-sp2

鍵，另兩個sp2雜化軌道分別與兩個氫原子的1s軌道重疊形成兩個sp2-s鍵，兩個pz軌道分別從側面相互重疊，形成P-P鍵，形成乙烯分子。注意：在形成共價鍵時，優(yōu)先形成“頭碰頭”式的鍵，在此基礎上才能形成“肩并肩”式的鍵。雜化類型sp1sp2參與雜化的原子軌道未參與雜化的價電子層軌道雜化后的軌道及數(shù)目雜化軌道間夾角

空間構型共價鍵類型與數(shù)量1個s+1個p1個s+2個p2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道18001200直線正三角形2個p軌道1個p軌道5個σ鍵1個ｐ-ｐ

鍵總結二：總結sp1、

sp2雜化要點問3：乙炔分子中各個鍵的形成過程及鍵的類型。兩個碳原子的sp１雜化軌道沿各自對稱軸形成sp１-sp１鍵，另2個sp１雜化軌道與2個氫原子的1s軌道重疊形成2個sp１-s鍵，兩個p軌道分別從側面相互重疊，形成２個P-P鍵，形成乙炔分子。雜化類型sp1sp2參與雜化的原子軌道未參與雜化的價電子層軌道雜化后的軌道及數(shù)目雜化軌道間夾角

空間構型共價鍵類型與數(shù)量1個s+1個p1個s+2個p2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道18001200直線正三角形2個p軌道1個p軌道3個σ鍵２個ｐ-ｐ

鍵4個s-sp2σ鍵1個sp2-sp2σ鍵1個ｐ-ｐ

鍵總結二：總結sp1、

sp2雜化要點雜化類型sp1sp2sp3參與雜化的軌道1個s+1個p1個s+2個p1個s+3個p未參與雜化的價電子層軌道２個ｐ軌道１個ｐ軌道無雜化后的軌道及數(shù)目2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道4個sp3雜化軌道雜化軌道間夾角18001200109028’

空間構型直線正三角形正四面體共價鍵類型與數(shù)量

4個s-sp3σ鍵2個s-sp１σ鍵1個sp1-sp1σ鍵２個ｐ-ｐ

鍵4個s-sp2σ鍵1個sp2-sp2σ鍵1個ｐ-ｐ

鍵sp型雜化總結：問4：雜化類型與雜化軌道的數(shù)量之間的關系。問5：雜化類型與軌道構型及夾角的關系。雜化類型sp1sp2sp3參與雜化的軌道1個s+1個p1個s+2個p1個s+3個p未參與雜化的價電子層軌道２個ｐ軌道１個ｐ軌道無雜化后的軌道及數(shù)目2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道4個sp3雜化軌道雜化軌道間夾角18001200109028’

空間構型直線正三角形正四面體共價鍵類型與數(shù)量

4個s-sp3σ鍵2個s-sp１σ鍵1個sp1-sp1σ鍵２個ｐ-ｐ

鍵4個s-sp2σ鍵1個sp2-sp2σ鍵1個ｐ-ｐ

鍵sp型雜化總結：結論一：雜化類型與雜化軌道空間構型及夾角相互對應。通過上述結論我們知道：“原子的雜化類型與雜化軌道空間構型及夾角相對應”。事實驗證：氨氣中氮原子采用sp3雜化，但是氨氣的分子構型是三角錐形，鍵角為107.30，我們的結論與事實有矛盾，這是為什么？通過小組討論分析氨分子的形成過程解決3個問題。【問題解決一：NH3分子的形成過程及空間構型】問1：氮原子的雜化過程及各個雜化軌道中電子的數(shù)目。氮原子的2s和3個2p軌道采取sp3方式雜化，形成四個sp3軌道，但是有3個sp3軌道有1個電子，可以參與成鍵，剩余1個sp3軌道有2個電子，即有一對孤對電子，該軌道不參與成鍵。2P2S問3：鍵角為107.30而非109.50的原因。

價層中的成σ鍵電子對與孤對電子都要占有雜化軌道，且相互排斥，其中孤對電子對其他電子的排斥能力較強，故偏離109.50，而成為107.30。

3個H原子分別以3個s軌道與C原子上的3個含有單電子的sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了3個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3的σ鍵，同時剩余一個sp3軌道，其中含有一對孤對電子，形成一個四面體構型的分子。問2：各個鍵的形成過程結論二：雜化軌道空間構型與“分子構型”有區(qū)別，但“夾角”與“鍵角”相近，由此，我們可用鍵角初步判斷雜化類型。OHH課堂練習

寫出下列分子的的雜化軌道類型及空間構型NH3、BeCl2、PCl3、BF3、CS2H2O、Cl2O、SiCl4、CH3F、NI3

非中心原子：Cl、F、Br、I=H