2.2分子的立體構型

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1、2021/6/16 12021/6/16 2所 謂 “ 分 子 的 立 體 構 型 ” 指 多 原 子 構 成的 共 價 分 子 中 的 原 子 的 空 間 關 系 問 題 。在 O2、 HCl這 樣 的 雙 原 子 分 子 中 不 存 在分 子 的 立 體 結 構 問 題 。O2 HCl2021/6/16 3一 、 形 形 色 色 的 分 子 H2OCO2 1、 三 原 子 分 子 立 體 結 構直 線 形180 V形1052021/6/16 4一 、 形 形 色 色 的 分 子 2、 四 原 子 分 子 立 體 結 構HCHO NH3平 面 三 角 形120 三 角 錐 形1072021/

2、6/16 53、 五 原 子 分 子 立 體 結 構一 、 形 形 色 色 的 分 子CH4 正 四 面 體2021/6/16 64、 其 它一 、 形 形 色 色 的 分 子P4正 四 面 體0 C2H2直 線 形1802021/6/16 7 同 為 三 原 子 分 子 ， CO2 和 H2O 分 子 的 空 間 結 構 卻 不同 ， 什 么 原 因 ？思 考 : 同 為 四 原 子 分 子 ， CH2O與 NH3 分 子 的 的 空間 結 構 也 不 同 ， 什 么 原 因 ？2021/6/16 8二 、 價 層 互 斥 理 論1.內 容對 ABn型 的 分 子 或 離 子 ， 中 心 原

3、 子 A價 層 電子 對 （ 包 括 成 鍵 鍵 電 子 對 和 未 成 鍵 的 孤 對電 子 對 ） 之 間 由 于 存 在 排 斥 力 ， 將 使 分 子 的幾 何 構 型 總 是 采 取 電 子 對 相 互 排 斥 最 小 的 那種 構 型 ， 以 使 彼 此 之 間 斥 力 最 小 ， 分 子 體 系鍵 電 子 對 和孤 對 電 子 對 排 斥 力 最 小2021/6/16 9二 、 價 層 互 斥 理 論1.價 層 電 子 對 （ 鍵 電 子 對 和 未 成 鍵 的 孤 對 電 子 對 ）代 表物 電 子 式 與 中 心 原 子 結合 的 原 子 數 鍵 電子 對 中 心 原 子孤

4、對 電 子 價 層電 子對 數H 2ONH 3CO2CH 4 : :H O H: :H N H:H: :H C H:HHO C O: : : : 2342 2 2 43 1 44 0 42 0 2=鍵 個 數 +中 心 原 子 上 的 孤 對 電 子 對 個 數價 層 電 子 對 數鍵 電 子 對 數 = 與 中 心 原 子 結 合 的 原 子 數2021/6/16 10中 心 原 子 上 的 孤 電 子 對 數 =（ a-xb)a: 對 于 原 子 ： 為 中 心 原 子 的 最 外 層 電 子 數(對 于 陽 離 子 ： a為 中 心 原 子 的 最 外 層 電 子 數 減去 離 子 的

5、電 荷 數 ； 對 于 陰 離 子 ： a為 中 心 原 子 的 最 外 層 電 子 數 加 上 離 子 的 電 荷 數 ）x 為 與 中 心 原 子 結 合 的 原 子 數b 為 與 中 心 原 子 結 合 的 原 子 最 多 能 接 受 的 電 子 數(H為 1， 其 他 原 子 為 “ 8-該 原 子 的 最 外 層 電 子 數 ）=鍵 個 數 +中 心 原 子 上 的 孤 對 電 子對 個 數2、 價 層 電 子 對 數2021/6/16 11分 子 或離 子 中 心 原子 a x b 中 心 原 子上 的 孤 電子 對 數 H2O O SO2 S NH4+ N CO32- C 6 1

6、5-1=4 0 4+2=6 02 24 13 2孤 電 子 對 的 計 算 6 21 2=（ a-xb)2021/6/16 12二 、 價 層 互 斥 理 論 剖 析 內 容對 ABn型 的 分 子 或 離 子 ， 中 心 原 子 A價 層 電 子 對（ 包 括 成 鍵 鍵 電 子 對 和 未 成 鍵 的 孤 對 電 子 對 ） 之間 由 于 存 在 排 斥 力 ， 將 使 分 子 的 幾 何 構 型 總 是 采 取電 子 對 相 互 排 斥 最 小 的 那 種 構 型 ， 以 使 彼 此 之 間 斥力 最 小 ， 分 子 體 系 排 斥 力 最 小A2021/6/16 133.價 電 子 對

7、 的 空 間 構 型 即 VSEPR模 型二 、 價 層 互 斥 理 論2021/6/16 14分 子 或 離子 價 層 電子 對 數目 鍵 電子 對 數 孤 電子 對數 VSEPR模型 及 名 稱 分 子 的 立 體構 型 及 名 稱CO2 2CO32- 3SO2 34. VSEPR模 型 應 用 預 測 分 子 立 體 構 型232 001 CO OC OO O SOO直 線 形 直 線 形平 面 三 角 形 平 面 三 角 形V形平 面 三 角 形中 心 原 子 的 孤 對 電 子 也 要 占 據 中 心 原 子 的 空 間 ，2021/6/16 15應 用 反 饋化 學 式 中 心 原

8、 子 孤 對 電 子數 鍵 電 子對 數 VSEPR模 型H2SBF3NH2- 20 23 空 間 構 型V形平 面 三 角 形 V 形2 2 平 面 三 角 形四 面 體四 面 體2021/6/16 16ABn 型 分 子 的 VSEPR模 型 和 立 體 結 構VSEPR模 型 成鍵電子對數 孤對電子對數 分 子類 型 電 子 對 的 排布 模 型 立 體 結 構 實 例 23 平 面三 角形 2 0 AB2 直 線 形 CO23 0 AB32 1 AB2價層電子對數 平 面 三 角 形 BF3V形 SO2直 線形2021/6/16 17價層電子對數 VSEPR模 型 成 鍵電 子對 數

9、孤 對電 子對 數 分 子類 型 電 子 對 的 排 布 分 子 構 型 實 例模 型 4 正 四面體 4 0 AB43 1 AB32 2 AB2 正 四 面 體 CH 4三 角 錐 形 NH 3V形 H 2O2021/6/16 181、 價 層 電 子 對 數 ： 2 直 線 型CO2 分 子 類 型 ： AB2CH2O2、 價 層 電 子 對 數 ： 3分 子 類 型 ： AB3BF3 平 面 三 角 形2021/6/16 193、 價 層 電 子 對 數 ： 4CH4 三 角 錐 形 H2O角 形正 四 面 體 NH3AB4 AB3 AB2分 子 類 型成 鍵 電子 對 數孤 對 電子

10、對 數 40 31 22正 四 面 體2021/6/16 20NH3 的 空 間 構 型 的 空 間 構 型2H O2021/6/16 21中 心 原 子 上 無 孤 對 電 子 的 分 子 ：VSEPR模 型 就 是 其 分 子 的 立 體 結 構 。中 心 原 子 上 存 在 孤 對 電 子 的 分 子 ： 先 由 價 層 電 子 對 數 得 出 含 有 孤 對 電 子的 價 層 電 子 對 互 斥 模 型 ， 然 后 略 去 孤 對 電子 在 價 層 電 子 對 互 斥 模 型 占 有 的 空 間 ， 剩下 的 就 是 分 子 的 立 體 結 構 。2021/6/16 224、 價 層

11、電 子 對 數 ： 5PCl5 SF4 ClF3三 角 雙 錐 變 形 四 面 體 T 形 直 線 形三 角 雙 錐 I3-2021/6/16 235、 價 層 電 子 對 數 ： 6 八 面 體SF6 平 面 正 方 形4ICl八 面 體 四 方 錐 形IF52021/6/16 241.若 ABn型 分 子 的 中 心 原 子 A上 沒 有 未 用 于 形成 共 價 鍵 的 孤 對 電 子 ， 運 用 價 層 電 子 對 互 斥 模型 ， 下 列 說 法 正 確 的 （ ） A.若 n=2， 則 分 子 的 立 體 構 型 為 V形 B.若 n=3， 則 分 子 的 立 體 構 型 為 三

12、角 錐 形 C.若 n=4， 則 分 子 的 立 體 構 型 為 正 四 面 體 形 D.以 上 說 法 都 不 正 確 C2.用 價 層 電 子 對 互 斥 模 型 判 斷 SO3的 分 子 構 型 A、 正 四 面 體 形 B、 V形 C、 三 角 錐 形 D、 平 面三 角 形 D2021/6/16 25思 考 與 交 流 1、 甲 烷 分 子 呈 正 四 面 體 結 構 ， 它 的 四 個C-H鍵 的 鍵 長 相 同 ， 鍵 角 都 是 109 28 ， 四個 C-H鍵 的 性 質 完 全 相 同 2、 根 據 價 鍵 理 論 ， 甲 烷 形 成 四 個 C-H鍵 都應 該 是 鍵 ，

13、 然 而 C原 子 最 外 層 的 四 個 電 子 分 別 2個 在 球 形 2S軌 道 、 2個 在 相 互 垂 直 2P軌 道 上 ，用 它 們 跟 4個 氫 原 子 的 1S原 子 軌 道 重 疊 ， 不 可 能形 成 四 面 體 構 型 的 甲 烷 分 子如 何 解 決 上 列 一 對 矛 盾 ？2021/6/16 26 值 得 注 意 的 是 價 層 電 子 對 互 斥 模型 只 能 解 釋 化 合 物 分 子 的 空 間 構 形 ，卻 無 法 解 釋 許 多 深 層 次 的 問 題 。 為 了 解 決 這 一 矛 盾 ， 鮑 林 提 出 了 雜化 軌 道 理 論2021/6/16

14、27三 、 雜 化 軌 道 理 論 簡 介 -鮑 林1、 雜 化 ： 雜 化 是 指 在 形 成 分 子 時 ， 由 于 原 子 的相 互 影 響 ， 若 干 不 同 類 型 能 量 相 近 的 原 子 軌 道混 雜 起 來 ， 重 新 組 合 成 一 組 新 的 原 子 軌 道 。 這種 重 新 組 合 的 過 程 叫 做 雜 化 ， 所 形 成 的 新 的 軌道 稱 為 雜 化 軌 道 。2、 雜 化 的 過 程 ： 雜 化 軌 道 理 論 認 為 在 形 成 分 子時 ， 通 常 存 在 激 發(fā) 、 雜 化 和 軌 道 重 疊 等 過 程 。2s 2p 2s 2p sp3激 發(fā) 雜 化C

15、原 子 sp3雜 化 軌 道 形 成 過 程2021/6/16 28CH4分 子 的 形 成 過 程 ： 碳 原 子 2s軌 道 中 的 一 個 電 子 吸 收 能 量 躍 遷 到2p軌 道 上 ， 這 個 過 程 稱 為 激 發(fā) 。 但 此 時 各 個 軌 道的 能 量 并 不 完 全 相 同 ， 于 是 一 個 2s軌 道 和 三 個 2p軌 道 “ 混 雜 ” 起 來 ， 形 成 能 量 相 等 ， 成 份 相 同 的四 個 sp3雜 化 軌 道 ， 然 后 四 個 sp3雜 化 軌 道 上 的 電子 間 相 互 排 斥 ， 使 四 個 sp3雜 化 軌 道 指 向 空 間 距離 最 遠

16、 的 正 四 面 體 的 四 個 頂 點 ， 碳 原 子 四 個 sp3雜 化 軌 道 分 別 與 四 個 氫 原 子 的 1s軌 道 形 成 四 個 相同 的 sp3鍵 ， 從 而 形 成 CH4分 子 。 由 于 四 個 C-H鍵完 全 相 同 ， 所 以 形 成 的 CH4分 子 為 正 四 面 體 ， 鍵角 為 109 28 2021/6/16 29激 發(fā) s2 p2p2s2 雜 化3sp sp3C： 2s22p2 由 1個 s軌 道 和 3個 p軌 道 混 雜 并 重 新 組 合 成 4個 能 量 與形 狀 完 全 相 同 的 軌 道 。 我 們 把 這 種 軌 道 稱 之 為 sp

17、3雜 化軌 道 。為 了 四 個 雜 化 軌 道 在 空 間 盡 可 能 遠 離 ， 使 軌 道 間 的 排 斥最 小 ， 4個 雜 化 軌 道 的 伸 展 方 向 成 什 么 立 體 構 型 ?2021/6/16 30 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 ， 就 形 成 了 四 個 性 質 、能 量 和 鍵 角 都 完 全 相 同 的 S-SP3鍵 ， 從 而 構 成 一個 正 四 面 體 構 型 的 分 子 。 109 282021/6/16 313.雜 化 軌 道 理 論 的 要 點(1) 發(fā) 生 軌 道

18、雜 化 的 原 子 一 定 是 中 心 原 子 。(2) 參 加 雜 化 的 各 原 子 軌 道 能 量 要 相 近 （ 同 一 能 級 組 或 相 近 能 級 組 的 軌 道 ） 。(3) 雜 化 軌 道 的 能 量 、 形 狀 完 全 相 同 。(4) 雜 化 前 后 原 子 軌 道 數 目 不 變 ： 參 加 雜 化 的 軌 道 數 目 等 于 形 成 的 雜 化 軌 道 數 目 ； 雜 化 后 原 子 軌 道 方 向 改 變 ， 雜 化 軌 道 在 成 鍵 時 更 有 利 于 軌 道 間 的 重 疊(5) 雜 化 軌 道 在 空 間 構 型 上 都 具 有 一 定 的 對 稱 性 （

19、以 減 小 化 學 鍵 之 間 的 排 斥 力 ） 。(6)分 子 的 構 型 主 要 取 決 于 原 子 軌 道 的 雜 化 類 型 。2021/6/16 324、 雜 化 軌 道 的 類 型（ 1） sp雜 化 ： sp雜 化 軌 道 是 由 一 個 ns軌 道 和一 個 np軌 道 組 合 而 成 的 。 sp雜 化 軌 道 的 夾 角 是180 ， 呈 直 線 形 。 例 如 ， 氣 態(tài) 的 BeCl2分 子 的結 構 。 Be原 子 的 電 子 層 結 構 是 1s22s2， 從 表 面上 看 Be原 子 似 乎 不 能 形 成 共 價 鍵 ， 但 是 在 激 發(fā)狀 態(tài) 下 ， Be

20、的 一 個 2s電 子 進 入 2p軌 道 ， 經 過 雜化 形 成 兩 個 sp雜 化 軌 道 ， 與 氯 原 子 中 的 3p軌 道重 疊 形 成 兩 個 sp-p 鍵 。 由 于 雜 化 軌 道 間 的 夾角 為 180 ， 所 以 形 成 的 BeCl2分 子 的 空 間 結 構是 直 線 形 的 。2021/6/16 332s 2p 2s 2p sp激 發(fā) 雜 化 Be原 子 sp雜 化 軌 道 形 成 過 程Be原 子 基 態(tài) 激 發(fā) 態(tài) 雜 化 態(tài)2021/6/16 34sp雜 化 軌 道 的 形 成 過 程 x y z x y z x y z x y z 180每 個 sp雜

21、化 軌 道 的 形 狀 為 一 頭 大 ， 一 頭 小 ，含 有 1/2 s 軌 道 和 1/2 p 軌 道 的 成 分兩 個 軌 道 間 的 夾 角 為 180 ， 呈 直 線 型 sp 雜 化 ： 1個 s 軌 道 與 1個 p 軌 道 進 行 的 雜 化 , 形 成 2個 sp雜 化 軌 道 。2021/6/16 35 sp雜 化 是 一 個 s軌 道 和 一 個 p軌 道 組 合 而 成的 ， 每 個 sp雜 化 軌 道 含 有 （ 1/2） s和 （ 1/2） p的 成 分 ， 雜 化 軌 道 間 的 夾 角 為 180 ， 呈 直 線 型 。 為 什 么 鈹 原 子 的 四 個 電

22、 子 不 單 獨 分 占 四 個 軌道 ， 進 而 形 成 四 個 雜 化 軌 道 呢 ？ 這 是 因 為 組 成 雜化 軌 道 的 原 子 軌 道 ， 要 求 能 量 相 差 不 能 太 大 。 2s軌 道 和 2p 軌 道 在 能 量 上 是 比 較 接 近 的 ， 而 2s、 2p 和 1s相 比 能 量 相 差 較 大 ， 不 易 形 成 雜 化 軌 道 。你 還 能 說 出 哪 些 分 子 的 中 心 原 子 采 取 的 是 sp雜 化 ？ CO2 、 C2H2等 ， 也 就 是 當 中 心 原 子 價 層 電子 對 數 為 2時 ， 這 個 中 心 原 子 就 進 行 了 sp雜

23、化2021/6/16 36（ 2） sp2雜 化 ： sp2雜 化 軌 道 是 由 一 個 ns軌道 和 兩 個 np軌 道 組 合 而 成 的 。 sp2雜 化 軌 道 的夾 角 是 120 ， 呈 平 面 三 角 形 。 例 如 ， BF3分 子的 結 構 ， B原 子 的 電 子 層 結 構 是 1s22s22pX1，當 硼 與 氟 反 應 時 ， B的 一 個 2s電 子 激 發(fā) 到 一 個空 的 2p軌 道 中 ， 使 B原 子 的 電 子 層 結 構 變 為1s22s12pX12pY1。 B原 子 的 2s軌 道 和 兩 個 2p軌道 雜 化 組 合 成 三 個 sp2雜 化 軌

24、道 ， B原 子 三 個sp2雜 化 軌 道 分 別 與 氟 原 子 的 各 一 個 2p軌 道 重疊 形 成 三 個 sp2-p鍵 。 由 于 三 個 sp2雜 化 軌 道在 同 一 平 面 上 ， 而 且 夾 角 為 120 ， 所 以 形 成的 BF3分 子 的 空 間 結 構 是 平 面 三 角 形 。2021/6/16 372s 2p 2s 2p sp2激 發(fā) 雜 化 B原 子 sp2雜 化 軌 道 形 成 過 程B原 子 基 態(tài) 激 發(fā) 態(tài) 雜 化 態(tài)2021/6/16 38sp2雜 化 軌 道 的 形 成 過 程 x y z x y z x y z x y z 120 每 個 s

25、p2雜 化 軌 道 的 形 狀 也 為 一 頭 大 ， 一 頭 小 ， 含 有 1/3 s 軌 道 和 2/3 p 軌 道 的 成 分 每 兩 個 軌 道 間 的 夾 角 為 120 ， 呈 平 面 三 角 形 sp2雜 化 ： 1個 s 軌 道 與 2個 p 軌 道 進 行 的 雜 化 , 形 成 3個 sp2 雜 化 軌 道 。2021/6/16 39 sp2雜 化 是 一 個 s軌 道 和兩 個 p軌 道 組 合 而 成 的 ， 每 個sp2雜 化 軌 道 含 有 （ 1/3） s和（ 2/3） p的 成 分 ， 雜 化 軌 道間 的 夾 角 為 120 ， 呈 平 面 三角 形 。 如

26、 BF3分 子 BF FF120 你 還 能 說 出 哪 些 分 子 的 中 心 原 子 采 取 的 是sp2雜 化 ？ CH2O、 C2H4 、 SO2等 ， 也 就 是 當 中 心 原子 價 層 電 子 對 數 為 3時 ， 這 個 中 心 原 子 就 進 行了 sp2雜 化2021/6/16 40(3) sp3雜 化 -四 面 體 形 在 學 習 價 層 電 子 對 互 斥 模 型 時 我 們 知 道 ，H2O和 NH3的 VSEPR模 型 跟 甲 烷 一 樣 ， 也 是 四面 體 形 的 ， 因 此 它 們 的 中 心 原 子 也 是 采 取 sp3雜 化 的 。 所 不 同 的 是

27、， 水 分 子 的 氧 原 子 的 sp3雜 化 軌 道 有 2個 孤 對 電 子 占 據 的 ， 而 氨 分 子 的氮 原 子 的 sp3雜 化 軌 道 有 1個 由 孤 對 電 子 占 據 。你 還 能 說 出 哪 些 分 子 的 中 心 原 子 采 取 的 是 sp3雜 化 ？NH3 、 H2O 、 CX4 、 H2S 、 CH2X2等 ， 也就 是 當 中 心 原 子 價 層 電 子 對 數 為 4時 ， 這 個 中心 原 子 就 進 行 了 sp3雜 化 ， 烷 烴 和 其 它 化 合 物分 子 中 的 飽 和 碳 原 子 均 為 sp3雜 化 。2021/6/16 41sp3雜 化

28、 軌 道 的 形 成 過 程 x y z x y z x y z x y z 109 28 sp3雜 化 ： 1個 s 軌 道 與 3個 p 軌 道 進 行 的 雜 化 ,形 成 4個 sp3 雜 化 軌 道 。 每 個 sp3雜 化 軌 道 的 形 狀 也 為 一 頭 大 ， 一 頭 小 ， 含 有 1/4 s 軌 道 和 3/4 p 軌 道 的 成 分 每 兩 個 軌 道 間 的 夾 角 為 109.5 ， 空 間 構 型 為 正 四 面 體 型2021/6/16 42雜 化 類 型 sp sp2 sp3參 與 雜 化 的原 子 軌 道 雜 化 軌 道 數 雜 化 軌 道間 夾 角 空 間

29、 構 型 實 例 5.三 種 sp雜 化 軌 道 類 型 的 比 較 1個 s + 2個 p1個 s + 1個 p 1個 s + 3個 p2個 sp雜 化軌 道 3個 sp2雜 化 軌 道 4個 sp3雜 化 軌 道180 120 109 28直 線 形 平 面 三 角 形 正 四 面 體 形BeCl2 BF3 CH4 2021/6/16 436、 幾 點 說 明（ 1） 雜 化 軌 道 只 用 于 形 成 鍵 或 者 用 來 容 納 未 參 與 成 鍵 的 孤 對 電 子 。（ 2） 未 參 與 雜 化 的 p軌 道 ， 可 用 于 形 成 鍵（ 3） 有 幾 個 原 子 軌 道 參 與 雜

30、 化 ， 就 形 成 幾 個 雜 化 軌 道（ 4） 利 用 中 心 原 子 雜 化 軌 道 類 型 可 直 接 判 斷 分 子 的 立 體 結 構 雜 化 軌 道 的 電 子 云 一 頭 大 ， 一 頭 小 ， 成 鍵時 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 鍵 。 即 雜 化 軌 道 增 強 了 成鍵 能 力 .2021/6/16 44H2O原 子軌 道 雜 化 O原 子 ： 2s22p4 有 2個 單電 子 ， 可 形 成 2個 共 價 鍵 ， 鍵角 應 當 是 109.5 ， Why? 2s 2p 2 對 孤

31、對 電 子雜 化不 等 性 雜 化 ： 參 與 雜 化 的 各 原 子 軌 道 進 行 成 分 上 的 不 均 勻 混 合 。 某 個 雜 化 軌 道 有 孤 電 子 對2021/6/16 45排 斥 力 ： 孤 電 子 對 -孤 電 子 對 孤 電 子 對 -成 鍵 電 子 對 成 鍵 電 子 對 -成 鍵 電 子 對2021/6/16 46三 、 雜 化 理 論 簡 介4.雜 化 類 型 判 斷 ： 因 為 雜 化 軌 道 只 能 用 于 形 成 鍵 或 用 來容 納 孤 電 子 對 ， 故 有 雜 化 類 型 的 判 斷 方 法 ： 先 確 定 分 子 或 離 子的 VSEPR模 型 ，

32、 然 后 就 可 以 比 較 方 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 中 心 原 子 結 合 的 原 子 數雜 化 軌 道 數 =中 心 原 子 價 層 電 子 對 數2021/6/16 47例 1： 計 算 下 列 分 子 或 離 子 中 的 價 電 子 對 數 ， 并 根 據 已 學 填 寫 下 表物 質 價 電子 對數 中 心 原子 雜 化軌 道 類 型 雜 化 軌 道 /電 子 對 空間 構 型 軌 道夾 角 分 子 空間 構 型 鍵 角氣 態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH 4+H 2ONH 3PCl3 2234444

33、4 spspsp2sp3 直 線 形直 線 形平 面 三 角 形正 四面 體 180180120109.5直 線 形直 線 形平 面 三角 形正 四面 體V形三 角錐 形 180180120109.5109.5104.5107.3107.3課 堂 練 習2021/6/16 48試 用 雜 化 軌 道 理 論 分 析 乙 烯 和 乙 炔 分 子的 成 鍵 情 況2021/6/16 49 C原 子 在 形 成 乙 烯 分 子 時 ， 碳 原 子 的 2s軌 道 與 2個2p軌 道 發(fā) 生 雜 化 ， 形 成 3個 sp2雜 化 軌 道 ， 伸 向 平 面 正三 角 形 的 三 個 頂 點 。 每

34、個 C原 子 的 2個 sp2雜 化 軌 道 分別 與 2個 H原 子 的 1s軌 道 形 成 2個 相 同 的 鍵 ， 各 自 剩余 的 1個 sp2雜 化 軌 道 相 互 形 成 一 個 鍵 ， 各 自 沒 有 雜化 的 l個 2p軌 道 則 垂 直 于 雜 化 軌 道 所 在 的 平 面 ， 彼 此肩 并 肩 重 疊 形 成 鍵 。 所 以 ， 在 乙 烯 分 子 中 雙 鍵 由 一個 鍵 和 一 個 鍵 構 成 。2021/6/16 50 C原 子 在 形 成 乙 炔 分 子 時 發(fā) 生 sp雜 化 ， 兩 個碳 原 子 以 sp雜 化 軌 道 與 氫 原 子 的 1s軌 道 結 合

35、形 成 鍵 。 各 自 剩 余 的 1個 sp雜 化 軌 道 相 互 形 成 1個 鍵 ， 兩 個 碳 原 子 的 未 雜 化 2p軌 道 分 別 在 Y軸 和 Z軸方 向 重 疊 形 成 鍵 。 所 以 乙 炔 分 子 中 碳 原 子 間 以叁 鍵 相 結 合 。2021/6/16 512021/6/16 52大 鍵 C6H6 sp2雜 化2021/6/16 53下 列 關 于 苯 分 子 的 描 述 不 正 確 的 是A、 苯 分 子 中 的 碳 原 子 均 以 sp2雜 化 方 式 成 鍵 ，形 成 120 的 三 個 sp2雜 化 軌 道 ， 故 為 正 六 邊 形的 碳 環(huán)B、 每

36、個 碳 原 子 還 有 一 個 未 參 與 雜 化 的 2p軌 道 以“ 肩 并 肩 ” 形 式 形 成 一 個 大 鍵C、 苯 分 子 中 所 有 原 子 共 面 ， 六 個 碳 碳 鍵 完 全 相同 ， 分 子 中 的 碳 碳 鍵 是 介 于 單 鍵 和 雙 鍵 之 間 的一 種 特 殊 的 鍵D、 鄰 二 甲 苯 存 在 同 分 異 構 體 D2021/6/16 54已 知 ： 雜 化 軌 道 只 用 于 形 成 鍵 或 者 用 來 容 納 孤 對 電 子 雜 化 軌 道 數 0+2=2 SP 直 線 形0+3=3 SP2 平 面 三 角 形0+4=4 SP3 正 四 面 體 形1+2=

37、3 SP2 V形1+3=4 SP3 三 角 錐 形2+2=4 SP3 V形代 表 物 雜 化 軌 道 數 雜 化 軌 道 類 型 分 子 結 構CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結 合 上 述 信 息 完 成 下 表 ：中 心 原 子 孤 對 電 子 對 數 中 心 原 子 結 合 的 原 子 數2021/6/16 55雜 化 類 型參 加 雜 化 的軌 道雜 化 軌 道 數分 子 空 間 構 型實 例價 層 電 子對 數 s+p s+(2)p s+(3)p2 43 180 120 四 面 體2BeCl 3PH4CH3BF 4SiCl3BCl 3NH SH2OH22 3 4sp sp2 s

38、p3雜 化 軌 道 間的 夾 角 直 線 形 三 角 形 三 角 錐 V型109.5 2021/6/16 56判 斷 分 子 或 離 子 中 心 原 子 的 雜 化 類 型 的 一 般 方 法 ：1、 對 于 主 族 元 素 來 說 ，中 心 原 子 的 雜 化 軌 道 數 =價 層 電 子 數 = 鍵 電 子對 數 （ 中 心 原 子 結 合 的 電 子 數 ） +孤 電 子 對 數規(guī) 律 ：當 中 心 原 子 的 價 層 電 子 對 數 為 4時 ， 其 雜 化 類型 為 sp3雜 化 ，當 中 心 原 子 的 價 層 電 子 對 數 為 3時 ， 其 雜 化 類型 為 sp2雜 化 ，當

39、 中 心 原 子 的 價 層 電 子 對 數 為 2時 ， 其 雜 化 類型 為 sp雜 化 。2021/6/16 572、 通 過 看 中 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 。規(guī) 律 ：如 果 有 1個 三 鍵 或 兩 個 雙 鍵 ， 則 其 中 有 2個 鍵 ，用 去 2個 p軌 道 ， 形 成 的 是 sp雜 化 ；如 果 有 1個 雙 鍵 則 其 中 必 有 1個 鍵 ， 用 去 1個 P軌 道 ， 形 成 的 是 sp2雜 化 ；如 果 全 部 是 單 鍵 ， 則 形 成 sp3雜 化 。2021/6/16 58例 題1

40、、 下 列 分 子 中 的 中 心 原 子 雜 化 軌 道 的 類 型 相 同的 是A、 CO2與 SO2 B、 CH4與 NH3C、 BeCl2與 BF3 D、 C2H4與 C2H22、 為 什 么 CH4、 NH3與 H2O分 子 中 中 心 原 子 的 雜化 軌 道 的 類 型 都 是 sp3雜 化 ， 但 三 者 的 空 間 構 型卻 大 不 相 同 ？CH4、 NH3與 H2O分 子 中 中 心 原 子 的 雜 化 軌 道 的 類型 都 是 sp3雜 化 ， 為 四 面 體 。 其 中 CH4中 四 個 占 據四 個 頂 點 ， 而 NH3與 H2O中 分 別 有 一 對 和 兩 對

41、 孤對 電 子 占 據 了 四 面 體 的 頂 點 ， 所 以 B2021/6/16 593、 BF3是 平 面 三 角 形 ， 但 NF3卻 是 三 角 錐 形 ，試 用 雜 化 軌 道 理 論 加 以 說 明 。在 BF3中 B原 子 以 三 個 sp2雜 化 軌 道 分 別 與 三 個 F原子 的 2p軌 道 形 成 三 個 sp2-p 鍵 。 由 于 三 個 sp2雜化 軌 道 在 同 一 平 面 上 ， 而 且 夾 角 為 120 ， 所 以形 成 的 BF3分 子 的 空 間 結 構 是 平 面 三 角 形 。而 NF3中 N原 子 形 成 四 個 sp3雜 化 軌 道 ， 其 中

42、 有 一 個雜 化 軌 道 被 一 對 孤 對 電 子 占 據 ， 其 余 三 個 雜 化 軌道 分 別 與 三 個 F原 子 的 2p軌 道 形 成 三 個 sp3-p 鍵 ，由 于 孤 對 電 子 對 對 成 鍵 電 子 對 的 排 斥 作 用 ， 致 使sp3-p 鍵 的 鍵 角 小 于 109 28 。 所 以 NF3分 子幾 何 構 形 是 三 角 錐 形 。2021/6/16 60練 習 1 在 乙 烯 分 子 中 有 5個 鍵 、 一 個 鍵 ，它 們 分 別 是 （ ）A sp2雜 化 軌 道 形 成 鍵 、 未 雜 化 的 2p軌 道 形成 鍵B sp2雜 化 軌 道 形 成

43、 鍵 、 未 雜 化 的 2p軌 道 形成 鍵C C-H之 間 是 sp2形 成 的 鍵 ， C-C之 間 是 未 參加 雜 化 的 2p軌 道 形 成 的 鍵D C-C之 間 是 sp2形 成 的 鍵 ， C-H之 間 是 未 參加 雜 化 的 2p軌 道 形 成 的 鍵 A 2 下 列 分 子 的 中 心 原 子 形 成 sp2雜 化 軌 道 的 是 A H2O B NH3 C C2H4 D CH4 C2021/6/16 613 有 關 乙 炔 分 子 中 的 化 學 鍵 描 述 不 正 確 的 是 A 兩 個 碳 原 子 采 用 sp雜 化 方 式B 兩 個 碳 原 子 采 用 sp2雜

44、 化 方 式C 每 個 碳 原 子 都 有 兩 個 未 雜 化 的 2p軌 道 形 成 鍵D 兩 個 碳 原 子 形 成 兩 個 鍵 B4 氨 氣 分 子 空 間 構 型 是 三 角 錐 形 ， 而 甲 烷 是 正四 面 體 形 ， 這 是 因 為 （ ）A 兩 種 分 子 的 中 心 原 子 的 雜 化 軌 道 類 型 不 同 ，NH3為 sp2型 雜 化 ， 而 CH4是 sp3型 雜 化 。B NH3分 子 中 N原 子 形 成 三 個 雜 化 軌 道 ， CH4分子 中 C原 子 形 成 4個 雜 化 軌 道 。C NH3分 子 中 有 一 對 未 成 鍵 的 孤 對 電 子 ， 它

45、對 成鍵 電 子 的 排 斥 作 用 較 強 。 C2021/6/16 62為 什 么 CuSO4 5H2O晶 體 是 藍 色 而 無 水 CuSO4是 白 色 ？Cu(H2O)42+SO42 天 藍 色 天 藍 色 天 藍 色 無 色 無 色 無 色Na+ Cl- K + Br - K +固 體溶 液 顏 色無 色 離 子 ：CuSO4 CuCl22H2O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr什 么 離 子 呈 天 藍 色 ：白 色 白 色 白 色 白 色綠 色 深 褐 色思 考 與 交 流 12021/6/16 63Cu(H2O)42+平 面 正 方 形 結 構2021/6/16 64

46、Cu2+與 H2O是 如 何 結 合 的 呢 ？思 考 與 交 流 22021/6/16 65四 、 配 合 物 理 論 簡 介1. 配 位 鍵 （ 1） 概 念 ： 成 鍵 的 兩 個 原 子 一 方 提 供 孤 對 電子 ， 一 方 提 供 空 軌 道 而 形 成 的 共 價 鍵 （ 2） 形 成 條 件 ： 一 方 提 供 孤 對 電 子 ， 一 方提 供 空 軌 道注意：配位鍵是一種特殊的共價鍵配位鍵同樣具有飽和性和方向性 H3O+、 NH4+中含有配位鍵2021/6/16 66（ 3） 配 位 鍵 的 表 示 方 法A BHOH H Cu H2OH2OH2O OH2 2+請 你 寫

47、出 NH4+的 配 位 鍵 的 表 示 法 ？2021/6/16 67課 堂 反 饋 討 論 在 NH3BF3中 ， 何 種 元 素 的 原 子 提 供 孤 對電 子 ， 何 種 元 素 的 原 子 接 受 孤 對 電 子 ?寫 出NH3BF3的 結 構 式NH3中 N原 子 提 供 孤 對 電 子BF3中 的 B原 子 提 供 空 軌 道 接 受 孤 對 電 子NH HH B FFF2021/6/16 682. 配 位 化 合 物 （ 配 合 物 ）（ 1） 概 念 ： 由 提 供 孤 對 電 子 對 的 配 體 與 接 受 孤 對電 子 對 的 中 心 原 子 以 配 位 鍵 結 合 形

48、成 的 化 合 物 。 或 把 金 屬 離 子 （ 或 原 子 ） 與 某 些 分 子 或 離 子（ 稱 為 配 體 ） 以 配 位 鍵 結 合 形 成 的 化 合 物 。 配合物種類已超過數百萬； 配位鍵的強度有大有小，因而有的配合物很穩(wěn)定，有的不穩(wěn)定； 許多過渡元素金屬離子對多種配體具有很強的結合力，因而過渡金屬配合物遠比主族金屬的配合物多。2021/6/16 693.配 合 物 的 組 成 Cu(NH3)4 SO4中 心 原 子 配 位 體 配 位 數內 界 外 界配 離 子相 關 說 明 ： 中 心 原 子 ： 也 稱 配 位 體 的 形 成 體 ， 一 般 是 帶正 電 荷 的 陽

49、離 子 ， 主 要 是 過 渡 金 屬 的 陽 離 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2021/6/16 70 配 位 體 ： 配 位 體 可 以 是 陰 離 子 ， 如 X-、 OH-、 SCN-、CN-、 C2O42-、 PO43-等 ； 也 可 以 是 中 性 分 子 ， 如 H2O、NH3、 CO、 醇 、 胺 、 醚 等 。 配 位 體 中 直 接 同 中 心 原 子配 合 的 原 子 叫 做 配 位 原 子 。 配 位 原 子 是 必 須 含 有 孤 對 電子 的 原 子 ， 如 NH3中 的 N原

50、 子 ， H2O分 子 中 的 O原 子 ， 配位 原 子 常 是 VA、 VIA、 VIIA主 族 元 素 的 原 子 。 配 位 數 ： 直 接 同 中 心 原 子 （ 或 離 子 ） 配 位 的 原 子 （ 離子 或 分 子 ） 總 的 數 目 。 一 般 中 心 原 子 （ 或 離 子 ） 的 配 位數 為 2、 4、 6、 8。 在 計 算 中 心 離 子 的 配 位 數 時 ， 一 般是 先 在 配 離 子 中 找 出 中 心 離 子 和 配 位 體 ， 接 著 找 出 配 位原 子 數 目 。 如 ： Co(NH3)4Cl2Cl配 位 數 是 6。2021/6/16 71CuSO

51、45H2O是 配 合 物 向 硫 酸 銅 水 溶 液 中加 入 氨 水2021/6/16 72藍 色 沉 淀深 藍 色 的 透 明 溶 液實 驗 2-2 現 象向 硫 酸 銅 水 溶液 中 加 入 氨 水繼 續(xù) 加 入 氨 水加 入 乙 醇 深 藍 色 的 晶 體產 生 現 象 的 原 因 ：Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-深 藍 色 的 晶 體 : Cu(NH3)4 SO4H2O2021/6/16 73Cu(NH3)42+離 子NH3NH3NH3H3N Cu 2+2021/6/16 74實 驗 2-3在 盛 有 氯 化

52、鐵 溶 液 （ 或 任 何 含有 的 Fe3+溶 液 ） 的 試 管 中 滴 加硫 氰 化 鉀 （ KSCN） 溶 液現 象 ： 生 成 血 紅 色 溶 液原 因 ： 生 成 Fe(SCN)n3-n(n=1 6)作 用 ： 檢 驗 或 鑒 定 Fe3+， 用 于 電 影 特 技 和魔 術 表 演2021/6/16 75 配 位 鍵 的 強 度 有 大 有 小 。 當 遇 上 配 合 能 力 更 強 的 配 體 時 ， 由一 種 配 離 子 可 能 會 轉 變 成 另 一 種 更 穩(wěn) 定 的 配 離 子 。Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+ 硫 氰 酸 根 血 紅 色觀 察 ： 在 上

53、述 血 紅 色 溶 液 中 加 入 NaF溶 液 有 什 么 現 象 ？Fe(SCN)2+ + 6F- FeF63- + SCN- 血 紅 色 無 色結 論 ： 配 離 子 中 的 中 心 離 子 （ 電 子 對 接 受 體 ） 通 常 是 金 屬 離 子 ， 尤其 是 過 渡 金 屬 離 子 ； 配 位 體 中 的 配 位 原 子 （ 電 子 對 給 予 體 ）通 常 是 主 族 非 金 屬 原 子 。現 象 ： 溶 液 變 成 血 紅 色2021/6/16 76 在 晶 體 、 氣 態(tài) 或 溶 液 中 配 離 子 的 存 在 狀 態(tài) 不 變化 ， 配 位 化 合 物 內 界 和 外 界 為

54、 離 子 鍵 完 全 電 離 。 配 合 物 也 有 異 構 現 象 。 如 Pt（ NH3） 2Cl2分 子有 二 種 結 構 配 合 物 具 有 一 定 的 穩(wěn) 定 性 ， 配 合 物 中 配 位 鍵越 強 ， 配 合 物 越 穩(wěn) 定 。 配 位 原 子 的 電 負 性 越 大或 配 位 體 的 堿 性 越 強 ， 配 合 物 越 不 穩(wěn) 定 。配 合 物 的 性 質 配 離 子 在 改 變 條 件 時 可 能 被 破 壞 。 （ 加 強 熱 、形 成 溶 解 度 很 小 的 沉 淀 、 加 入 氧 化 劑 和 還 原 劑 、加 入 酸 或 堿 ）2021/6/16 77配 合 物 的 應

55、 用a 在 生 命 體 中 的 應 用 b 在 醫(yī) 藥 中 的 應 用c 配 合 物 與 生 物 固 氮 d 在 生 產 生 活 中 的 應 用 王 水 溶 金葉 綠 素血 紅 蛋 白抗 癌 藥 物酶維 生 素 B12 鈷 配 合 物含 鋅 的 配 合 物含 鋅 酶 有 80多 種固 氮 酶照 相 技 術 的 定 影電 解 氧 化 鋁 的 助 熔 劑Na3AlF6熱 水 瓶 膽 鍍 銀 HAuCl42021/6/16 78卟 啉 配 合 物 葉 綠 素 的 結 構葉 綠 素 中 心 離 子 ：Mg 2+血 紅 素 中 心 離 子 ：亞 鐵 離 子維 生 素 B12中 心 離 子 ：鈷 離 子2

56、021/6/16 79 配 合 物 的 鹽 與 復 鹽 的 比 較復 鹽 ： 能 電 離 出 兩 種 或 兩 種 以 上 陽 離 子 的 鹽 如 明 礬 KAl(SO4)212H2O、 光 鹵 石 KCl MgCl2 6H2O等 ， 僅在 固 態(tài) 時 穩(wěn) 定 存 在 ， 一 旦 溶 于 水 ， 幾 乎 全 部 解 離 成 各 組分 離 子 ： K Al(SO4)212H 2O (溶 于 水 ) K + +Al3+ 2SO42- +12 H 2O K Cl MgCl2 6H 2O (溶 于 水 ) K + +Mg2+ + 3Cl- + 6H 2O配 合 物 鹽 ： 是 在 配 合 物 的 溶 液 或 晶 體 中 ， 十 分 明 確 地 存 在著 含 有 配 位 鍵 的 、 能 獨 立 存 在 的 復 雜 組 成 的 離 子 ： Cu(NH3)4SO4H 2O Cu(NH 3)42+ + SO42- + H 2O2021/6/16 80鞏 固 練 習1、 氣 態(tài) 氯 化 鋁 （ Al2Cl6） 是 具 有 配 位 鍵 的 化合 物 ， 分 子 中 原 子 間 成 鍵 關 系 如 圖 所 示 ， 請 將下 列 結 構 中 你 認 為 是 配 位 鍵 的 斜 線 上 加 上 箭 頭 。Al ClClClCl Al ClCl 若 有 不 當 之 處 ， 請 指 正 ， 謝 謝 ！