《分子的空間結(jié)構(gòu)（第三課時(shí)）》1多樣的分子空間結(jié)構(gòu)感受分子是有空間結(jié)構(gòu)的3雜化軌道理論簡(jiǎn)介

解釋分子的空間結(jié)構(gòu)分子的空間結(jié)構(gòu)2價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)2p2s2s2psp34個(gè)sp3雜化軌道躍遷

sp3雜化基態(tài)激發(fā)態(tài)甲烷分子中C原子的1個(gè)2s軌道與3個(gè)2p軌道形成4個(gè)相同的sp3雜化軌道，夾角109°28′甲烷分子中碳原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)C-Hσ鍵，呈正四面體形。中心原子外界條件能量相近的軌道雜化軌道理論要點(diǎn)中心原子外界條件能量相近的軌道雜化軌道理論要點(diǎn)雜化前后的變與不變變：軌道的成分、能量、形狀、方向不變：原子軌道的數(shù)目中心原子外界條件能量相近的軌道雜化軌道理論要點(diǎn)雜化前后的變與不變變：軌道的成分、能量、形狀、方向不變：原子軌道的數(shù)目軌道成鍵時(shí)更有利于軌道間的重疊

滿足最小排斥，最大夾角分布

在學(xué)習(xí)價(jià)層電子對(duì)互斥模型時(shí)，知道NH3和H2O的VSEPR模型跟CH4一樣也是四面體形，因此它們的中心原子也是采取了sp3雜化。109°28′107°105°NH3空間結(jié)構(gòu)：三角錐形鍵角：107o氮原子的3個(gè)sp3雜化軌道與3個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊形成3個(gè)N-Hσ鍵，其中1個(gè)sp3雜化軌道中占有孤電子對(duì)。sp3雜化2s2pNH3空間結(jié)構(gòu)：三角錐形鍵角：107o氮原子的3個(gè)sp3雜化軌道與3個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊形成3個(gè)N-Hσ鍵，其中1個(gè)sp3雜化軌道中占有孤電子對(duì)。sp3雜化2s2p

請(qǐng)模仿NH3的中心原子N的雜化和成鍵過程，嘗試用雜化軌道理論來解釋H2O的空間結(jié)構(gòu)。105°H2O空間結(jié)構(gòu)：V形鍵角為：105osp3雜化2s2p105°109°28′小結(jié)：中心原子的雜化類型與VSEPR模型的關(guān)系。雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。雜化軌道數(shù)＝

價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝

中心原子孤電子對(duì)數(shù)+中心原子σ鍵電子對(duì)數(shù)形成π鍵的電子只能位于未雜化的原子軌道上。常見雜化類型：sp、sp2、sp3

價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化軌道類型VSEPR理想模型2sp直線形3sp2平面三角形4sp3四面體形雜化軌道數(shù)＝

價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化類型與VSEPR模型計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)確定中心原子的雜化軌道類型VSEPR模型—預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)雜化軌道理論—解釋分子的空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論，確定BF3的空間結(jié)構(gòu)，以及中心原子的雜化軌道類型，并分析雜化過程。分子中心原子孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化軌道類型分子的空間結(jié)構(gòu)BF3應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論，確定BF3的空間結(jié)構(gòu)，以及中心原子的雜化軌道類型，并分析雜化過程。分子中心原子孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化軌道類型分子的空間結(jié)構(gòu)BF3×(3-1×3)＝03sp2雜化平面三角形212s2p軌道2s2p2s2psp23個(gè)sp2雜化軌道躍遷

sp2雜化與F成鍵BF3sp2雜化原子總數(shù)分子中心原子的孤電子對(duì)數(shù)(a-xb)價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道的類型分子的空間結(jié)構(gòu)3CO2SO2HCN4CH2OH3O+5SO練習(xí)應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論預(yù)測(cè)和解釋分子的空間結(jié)構(gòu)212-4原子總數(shù)分子中心原子的孤電子對(duì)數(shù)(a-xb)價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道的類型分子的空間結(jié)構(gòu)3CO2(4-2×2)÷2＝0SO2(6-2×2)÷2＝1HCN(4-1×1-1×3)÷2＝04CH2O(4-2×1-1×2)÷2＝0H3O+(6-1-3×1)÷2＝15SO(6+2-4×2)÷2＝0練習(xí)應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論預(yù)測(cè)和解釋分子的空間結(jié)構(gòu)212-4原子總數(shù)分子中心原子的孤電子對(duì)數(shù)(a-xb)價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道的類型分子的空間結(jié)構(gòu)3CO2(4-2×2)÷2＝00+2＝2sp雜化SO2(6-2×2)÷2＝11+2＝3sp2雜化HCN(4-1×1-1×3)÷2＝00+2＝2sp雜化4CH2O(4-2×1-1×2)÷2＝00+3＝3sp2雜化H3O+(6-1-3×1)÷2＝11+3＝4sp3雜化5SO(6+2-4×2)÷2＝00+4＝4sp3雜化練習(xí)應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論預(yù)測(cè)和解釋分子的空間結(jié)構(gòu)212-4原子總數(shù)分子中心原子的孤電子對(duì)數(shù)(a-xb)價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道的類型分子的空間結(jié)構(gòu)3CO2(4-2×2)÷2＝00+2＝2sp雜化直線形SO2(6-2×2)÷2＝11+2＝3sp2雜化V形HCN(4-1×1-1×3)÷2＝00+2＝2sp雜化直線形4CH2O(4-2×1-1×2)÷2＝00+3＝3sp2雜化平面三角形H3O+(6-1-3×1)÷2＝11+3＝4sp3雜化三角錐形5SO(6+2-4×2)÷2＝00+4＝4sp3雜化正四面體形練習(xí)應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論預(yù)測(cè)和解釋分子的空間結(jié)構(gòu)212-4再應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論解釋多中心原子的結(jié)構(gòu)。已知:乙烯是平面分子，鍵角為120o，分子中含有碳碳雙鍵。

如何來確定中心原子C的雜化類型呢？計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)確定中心原子的雜化軌道類型分子中心原子的孤電子對(duì)數(shù)雜化軌道數(shù)雜化類型CH2=CH2(4-1×2-2×1)÷2＝00+3＝3sp2雜化再應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論解釋多中心原子的結(jié)構(gòu)。已知:乙烯是平面分子，鍵角為120o，分子中含有碳碳雙鍵。

如何來確定中心原子C的雜化類型呢？2s2p2s2psp23個(gè)sp2雜化軌道躍遷

sp2雜化

sp2雜化乙烯中心原子C的sp2雜化乙烯乙炔是直線形分子，鍵角為180°，分子中含有碳碳三鍵。乙炔分子的碳原子采用什么雜化？它的雜化軌道用于形成什么化學(xué)鍵？怎么理解它存在碳碳三鍵？2s2p2s2psp2個(gè)sp

雜化軌道躍遷

sp雜化

sp雜化乙炔中心原子C的sp雜化乙炔雜化類型sp3sp2參與雜化軌道1個(gè)s,3個(gè)p1個(gè)s,2個(gè)p雜化軌道數(shù)4個(gè)sp33個(gè)sp2雜化軌道間夾角109°28′120°空間結(jié)構(gòu)正四面體平面三角形實(shí)例CH4

CH2=CH2小結(jié)雜化軌道類型sp1個(gè)s,1個(gè)p2個(gè)sp180°直線形CH≡CH雜化類型sp3sp2參與雜化軌道1個(gè)s,3個(gè)p1個(gè)s,2個(gè)p雜化軌道數(shù)4個(gè)sp33個(gè)sp2雜化軌道間夾角109°28′120°空間結(jié)構(gòu)正四面體平面三角形實(shí)例CH4

CH2=CH2小結(jié)雜化軌道類型sp1個(gè)s,1個(gè)p2個(gè)sp180°直線形CH≡CHVSEPR模型分子的空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)光譜解釋雜化軌道理論測(cè)定總結(jié)探究利用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)【問題探究】在形成多原子分子時(shí),中心原子價(jià)電子層上的某些能量相近的原子軌道發(fā)生混雜,重新組合成一組新的軌道的過程,叫做軌道的雜化(雙原子分子中,不存在雜化過程)。例如sp雜化、sp2雜化的過程如下:問題思考:(1)觀察上述雜化過程,分析原子軌道雜化后,雜化軌道的數(shù)量和能量有什么變化。提示

雜化軌道與參與雜化的原子軌道數(shù)目相同,但能量不同。s軌道與p軌道的能量不同,雜化后,形成的一組雜化軌道的能量相同。(2)2s軌道與3p軌道能否形成sp2雜化軌道?提示

不能。只有能量相近的原子軌道才能形成雜化軌道。2s軌道與3p軌道不在同一能層,能量相差較大。(3)用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間結(jié)構(gòu)。提示

N原子的價(jià)層電子排布式為2s22p3,在形成NH3分子的過程中,N原子的1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道經(jīng)雜化后形成4個(gè)sp3雜化軌道,其中3個(gè)雜化軌道中各有1個(gè)未成對(duì)電子,分別與H原子的1s軌道形成共價(jià)鍵,另1個(gè)雜化軌道中是成對(duì)電子,未與H原子形成共價(jià)鍵,4個(gè)sp3雜化軌道在空間構(gòu)成正四面體形;在NH3分子中,由于N原子上的孤電子對(duì)的排斥作用,使3個(gè)N—H的鍵角變小,成為三角錐形的空間結(jié)構(gòu)。O原子的價(jià)層電子排布式為2s22p4,在形成H2O分子的過程中,O原子的1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道經(jīng)雜化后形成4個(gè)sp3雜化軌道,其中2個(gè)雜化軌道中各有1個(gè)未成對(duì)電子,分別與H原子的1s軌道形成共價(jià)鍵,另2個(gè)雜化軌道中是成對(duì)電子,未與H原子形成共價(jià)鍵;4個(gè)sp3雜化軌道在空間構(gòu)成正四面體形,但由于2對(duì)孤電子對(duì)的排斥作用,使2個(gè)O—H的鍵角變得更小,使H2O分子成為V形的空間結(jié)構(gòu)。(4)CH4、NH3、H2O分子的中心原子的雜化類型都是sp3,鍵角為什么依次減小?從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小時(shí)有什么方法?提示

CH4、NH3、H2O分子的中心原子都采取sp3雜化,中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為0、1、2。由于孤電子對(duì)對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小,孤電子對(duì)數(shù)越多排斥作用越大,鍵角越小。比較鍵角時(shí),先看中心原子雜化類型,雜化類型不同時(shí),鍵角一般按sp、sp2、sp3順序依次減小;雜化類型相同時(shí),中心原子孤電子對(duì)數(shù)越多,鍵角越小?！旧罨卣埂?.雜化軌道理論要點(diǎn)

中學(xué)階段只涉及同能層的s、p能級(jí)(1)只有能量相近的原子軌道才能雜化。(2)雜化軌道數(shù)目和參與雜化的原子軌道數(shù)目相等,雜化軌道能量相同。(3)雜化后改變?cè)熊壍赖男螤詈蜕煺狗较?使原子形成的共價(jià)鍵更牢固。

使原子軌道重疊程度更大

(4)雜化軌道為使相互間的排斥力最小,故在空間取最大夾角分布,不同的雜化軌道伸展方向不同。(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。(6)未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。2.判斷分子或離子的中心原子的雜化類型(1)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體形,則分子或離子的中心原子發(fā)生sp3雜化;②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形,則分子或離子的中心原子發(fā)生sp2雜化;③若雜化軌道在空間的分布呈直線形,則分子或離子的中心原子發(fā)生sp雜化。(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109°28',則分子或離子的中心原子發(fā)生sp3雜化;②若雜化軌道之間的夾角為120°,則分子或離子的中心原子發(fā)生sp2雜化;③若雜化軌道之間的夾角為180°,則分子或離子的中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷若中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,則是sp3雜化;若中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,則是sp2雜化;若中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,則是sp雜化?！舅啬軕?yīng)用】典例指出下列分子中中心原子的雜化軌道類型、分子的結(jié)構(gòu)式及空間結(jié)構(gòu)。(1)CS2分子中的C為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為

;

(2)CH2O中的C為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為

;

(3)CCl4分子中的C為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為

;

(4)H2S分子中的S為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為

。

解析

根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型與中心原子的雜化軌道類型之間的關(guān)系進(jìn)行分析判斷。變式訓(xùn)練1根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型及原子雜化軌道理論判斷NF3分子的空間