2015年2.2-分子的立体构型(3)

价层电子对数VSEPR理想模型2342.2分子的立体构型之杂化轨道理论（课时3）活动：根据VSEPR理论分析CH4的立体构型HHHHC.共价键条件问题1：为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？C原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1问题2：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，跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的CH4？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。一、杂化轨道理论：（解释分子立体构型）要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。杂化前后轨道数目不变，杂化后轨道伸展方向和形状发生改变。鲍林假设：激发s2p2杂化3spsp3p2s2由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为sp3杂化。①sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个相同的sp3杂化轨道。sp3杂化轨道特点：四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角109°28′HHHH讨论思考：BF3是平面三角形构型，分子中键角均为120o，试用杂化轨道理论加以说明。FFFB激发s2p2p2s2sp2sp2杂化sp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。sp2杂化轨道特点：3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120°，未参与杂化的pz垂直于此平面。讨论思考：气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o。试用杂化轨道理论说明其分子形成过程。ClClBe激发s2p2p2s2spsp杂化③sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°sp杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180°；未参与杂化的2个p与杂化轨道呈正交关系。ClClsppxpxClClBeBeCl2分子形成：小结：三种杂化轨道比较杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p杂化轨道数2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角VSEPR模型名称实例BeCl2,C2H2BF3,C2H4CH4,CCl4180°120°109°28′直线形平面三角形四面体形杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数杂化轨道理论解释微粒的立体构型=中心原子的价层电子对数代表物杂化轨道数杂化轨道类型VSEPR模型名称分子的立体构型CO2CH2OCH4SO2NH3H2O0+2=2sp直线形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp3正四面体形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角锥形2+2=4sp3V形直线形平面三角形正四面体形平面三角形四面体形四面体形规律1：对ABn型分子，当中心原子的价层电子对数为4时，为杂化；（VSEPR模型四面体）价层电子对数为3时，为杂化；（VSEPR模型平面三角形）价层电子对数为2时，为杂化。（VSEPR模型直线型）sp3sp2sp价层电子对数VSEPR模型234SPSP2SP3确定杂化轨道类型的方法一、根据杂化轨道数为2是SP杂化，为3是SP2杂化，为4是SP3杂化二、根据VSEPR模型VSEPR模型为直线形是SP杂化VSEPR模型为平面三角形是SP2杂化VSEPR模型为四面体是SP3杂化杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数=中心原子的价层电子对数小试牛刀：指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2(4)Cl2O交流与讨论：试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。C2H4C2H2两个碳原子各取sp2杂化，如下形成乙烯平面结构：HCCHHHC2H2碳原子各取sp杂化，如下形成乙炔的直线结构：CCHH规律2：对于有机物一般看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。有1个三键，其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化；有1个双键，其中有1个π键，用去1个P轨道，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成sp3杂化。2.2分子的立体构型之配合物理论简介（课时3）天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色：实验2-1固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色配合物理论简介结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+。思考：Cu2+与H2O是如何结合的呢？O原子提供孤对电子给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予—接受键”被称为配位共价键，简称配位键。思考：Cu2+与H2O之间的化学键是如何结合的呢？OH2CuH2OH2OH2O2+配合物理论简介1.配位键（1）概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键（2）形成条件：一方提供孤对电子，一方提供空轨道注意：①配位键是一种特殊的共价键②配位键同样具有饱和性和方向性③H3O+、NH4+中含有配位键（3）配位键的表示方法ABHOHHCuH2OH2OH2OOH22+请你写出NH4的配位键的表示法？2.配位化合物（配合物）（1）概念：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。3.配合物的组成[Cu(NH3)4]SO4配离子内界中心原子配位体配位数外界相关说明：①中心原子：也称配位体的形成体，一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是中性原子[Co(NO2)6]Cl3[Pt(NH3)6]ClK3[Fe(CN)6][Co(NH3)4Cl2]Cl小试牛刀：指出下列配合物的中心原子、配位体、配位数。实验2-2现象向硫酸铜水溶液中加入氨水继续加入氨水加入乙醇蓝色沉淀深蓝色的透明溶液深蓝色的晶体产生现象的原因：Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-深蓝色的晶体:[Cu(NH3)4]SO4·H2O[Cu(NH3)4]2+离子NH3NH3NH3H3NCu[]2+实验2-3在盛有氯化铁溶液（或任何含有的Fe3+溶液）的试管中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液作用：检验或鉴定Fe3+，用于电影特技和魔术表演Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+硫氰酸根血红色现象：溶液变成血红色配位键的强度有大有小。当遇上配合能力更强的配体时，由一种配离子可能会转变成另一种更稳定的配离子。Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+硫氰酸根血红色观察：在上述血红色溶液中加入NaF溶液有什么现象？[Fe(SCN)]2++6F-[FeF6]3-+SCN-血红色无色结论：再见！祝同学们:学习进步！共价键的形成条件：(1)两原子电负性相同或相近；(2)一般成键原子有未成对电子；(3)成键原子的原子轨道在空间上发生重叠。返回C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生sp2杂化，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。因此在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。C2H2C═CHHHHCCHH