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第二节分子的立体构型课题：第二节分子的立体构型（2）授课班级课时第二课时教学目的知识与技能1.认识杂化轨道理论的要点2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征3.能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型过程与方法1、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学2、培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力情感态度价值观重点杂化轨道理论的要点难点杂化轨道理论知识结构与板书设计三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。2、杂化轨道的类型：(1)sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。空间结构：空间正四面体或V型、三角锥型。(2)sp2杂化：同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道。sp2杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形。(3)sp杂化：同一原子中ns-np杂化成新轨道：一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道，3、ABm杂化类型的判断公式：电子对数n=2荷数电配位原子的成键电子数中心原子的价电子数教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动[复习]共价键类型：σ、π键，价层电子对互斥模型。[质疑]我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C--H键的键长相同，H—C--H的键角为109～28°。按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C--H单键都应该是π键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的ls原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。为什么？［讲］碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。［引入］碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。[板书]三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。[讲]杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。为了解决甲烷分子四面体构型，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。［投影］［讲］杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。［讲］我们需要格外注意的是，杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成π键[投影]sp3杂化轨道[板书]2、杂化轨道的类型：(1)sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。[讲]价层电子对互斥模型时我们知道，H20和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子一样，也是四面体形的，因此它们的中心原子也是采取sp3杂化的。所不同的是，水分子的氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的，而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据。[板书]空间结构：空间正四面体或V型、三角锥型。［讲］凡属于VESPR模型的AY4的分子中心原子A都采取sp3杂化类型。例如CH4、NH3、H2O等。其中像CH4这类与中心原子键合的是同一种原子，因此分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。而像NH3、H2O这类物质的中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ键或孤对电子，这个的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化，[讲]除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。[板书](2)sp2杂化：同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道。［投影］2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成BFFF激发120°[板书]sp2杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形。[投影][讲]应当注意的是，杂化过程中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。而没有填充电子的空轨道一般都不参与杂化。［讲］乙烯分子中的碳原子的原子轨道采用sp2杂化。其中两个碳原子间各用一个sp2杂化轨道形成σ键，用两个sp2杂化轨道与氢原子形成σ键，两个碳原子各用一个未参加杂化的2p原子轨道形成Π键。［投影］C2H4(sp2杂化）［讲］苯环分子中的碳原子的原子轨道采用了sp2杂化。每个碳原子上的三个sp2杂化轨道分别与两个相邻的碳原子和一个氢原子形成三个σ键并形成六碳环，每个碳原子上的未杂化2p轨道采用“肩并肩”的方式重叠形成大Π键。大Π键的形成使苯环上的所用原子处于同一平面，且结构稳定。［投影］大π键C6H6C6H6的大π键（离域键）［讲］sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得[板书](3)sp杂化：同一原子中ns-np杂化成新轨道：一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。［投影］BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态键合直线形化合态ClBeCl180[板书]sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道，［投影］［讲］杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间的排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥能越小，对sp杂化来说，当键角为180时，其排拆力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。［讲］为了清晰的表示出成键电子和孤对电子，更有利的解释物质空间构型的关系，我们引入了路易斯式。路易斯结构式是用短线表示键合电子，小黑点表示未键合的价电子的结构式。[投影][科学探究]1、写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构式。2．用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示)3．写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。[汇报]1、2、直线型平面三角型3、sp杂化sp2杂化4、HCN分子中有2个σ键和2个Π键，即C-H和C-N之间各有一个σ键，另外C-N之间有两个Π键。甲醛分子中C-H之间有2个σ键，C-O之间有1个σ键和1个Π键［板书］3、ABm杂化类型的判断公式：电子对数n=2荷数电配位原子的成键电子数中心原子的价电子数［讲］在上述公式使用时，电荷为正值时，取负号，电荷为负值时，取正号。当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。［投影小结］电子对数n234杂化类型spSp2Sp3［讲］例如，SO2电子对数为(6+0)/2=3,为sp2杂化。［小结］无论是价层电子对互斥理论还是杂化轨道理论，我们都是为了合理的解释分子的空间构型，［投影］杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间的夹角空间构型实例Sp2180°直线BeCl2Sp23120°平面三角形BF3Sp34109°28′四面体形CH4教学回顾：