雜化軌道課程學(xué)習(xí)

6C核外電子排布問題：2s22p2→2s2

2px12py12pz0

2.有幾個單電子？3.在形成共價鍵時可以和幾個單電子配對？4.和H形成的C-H化合物中，應(yīng)該形成CH2,但實際上是形成了CH4，怎樣解釋？第1頁/共41頁第一頁，共42頁?！癯涉I時能級相近的價電子軌道相混雜，形成新的價電子軌道——雜化軌道一、基本要點●軌道成分變了總之，雜化后的軌道●軌道的能量變了●軌道的形狀變了結(jié)果，當(dāng)然是更有利于成鍵！變了●雜化后軌道伸展方向，形狀和能量發(fā)生改變●雜化前后軌道數(shù)目不變4.2.3

雜化軌道（hybridorbital

）P52第2頁/共41頁第二頁，共42頁。

二、雜化軌道的種類

s－p型s－p－d型a)

按參加雜化的軌道分類sp、

sp2

、

sp3

雜化；sp3d、sp3d2

雜化等。b)

按雜化軌道能量是否一致分類等性雜化如C的

sp3

雜化4條sp3

雜化軌道能量一致不等性雜化如O的sp3

雜化4條sp3

雜化軌道能量不相等。第3頁/共41頁第三頁，共42頁。判斷是否等性雜化，要看各條雜化軌道的能量是否相等，不看未參加雜化的軌道的能量。

又如C的sp2雜化

形成3個能量相等的sp2雜化軌道，屬于等性雜化。

第4頁/共41頁第四頁，共42頁。

三、各種雜化軌道在空間的幾何分布

1°

sp雜化兩條雜化軌道呈直線形分布

互成180°角。第5頁/共41頁第五頁，共42頁。BeCl2分子的成鍵過程：Be：2s22p0→2s12p1→(sp)1

(sp)1Cl:3s23p5→

3px1

3py23pz2Cl:3s23p5→

3px1

3py23pz22個sp分別與Cl的3px形成2個sp-p

鍵第6頁/共41頁第六頁，共42頁。乙炔分子直線形

兩點結(jié)論1)分子構(gòu)型由σ鍵確定；

2)π鍵在σ鍵基礎(chǔ)上形成。

Cpypz

sp雜化，sp－1s，sp－sp均為σ鍵。分子為直線形。σσσ第7頁/共41頁第七頁，共42頁。例如CO22s2p2p2s激發(fā)sp2p雜化σππσOCOOCOSP2第8頁/共41頁第八頁，共42頁。

2°

sp2雜化

一個s軌道和二個p軌道雜化，產(chǎn)生三個等同的sp2雜化軌道，sp2雜化軌道間夾角120o，呈平面三角形。第9頁/共41頁第九頁，共42頁。BCl3BF33個鍵，1個46鍵。分子是平面三角形，鍵角120o，NO3-,CO32-,SO3

是sp2雜化第10頁/共41頁第十頁，共42頁。Csp2雜化C－Csp2－

sp2，C－Hsp2－s，均為鍵

。HCH鍵角為120°，未雜化的p軌道之間成π鍵，故有C＝C的存在。-+-+第11頁/共41頁第十一頁，共42頁。苯C6H6

平面正六邊形

Csp2

等性雜化3條雜化軌道互成120°角。

C－C鍵

sp2－sp2C－H

鍵

sp2－1s鍵角C－C－C120°，H－C－C

120°。第12頁/共41頁第十二頁，共42頁。

3°sp3

雜化第13頁/共41頁第十三頁，共42頁。等性sp3雜化CH4C:2s22p2第14頁/共41頁第十四頁，共42頁。第15頁/共41頁第十五頁，共42頁。

PCl5

三角雙錐

Psp3d雜化

sp3d雜化5條

三角雙錐三種交角

90°120°和180°4°s－p－d雜化第16頁/共41頁第十六頁，共42頁。sp3d2

雜化------SF6

呈正八面體形狀，sp3d2

雜化S第17頁/共41頁第十七頁，共42頁。H2OV形結(jié)構(gòu)，Osp3不等性雜化。

sp3不等性雜化

HOH鍵角本應(yīng)109°28′，但由于孤對電子的斥力，該角變小，為104°45′。OHH????5°不等性雜化●不等性sp3雜化孤對電子第18頁/共41頁第十八頁，共42頁。NH3:N:2s22p3→2s12p4→(sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)2H:1s1H:1s1H:1s1NH3：3個鍵，N

上有1對孤對電子

NH3

三角錐形

Nsp3不等性雜化第19頁/共41頁第十九頁，共42頁。

HNH角小于109°28′，為107°18′。第20頁/共41頁第二十頁，共42頁?？偨Y(jié)雜化軌道類型參加雜化軌道雜化軌道數(shù)目成鍵軌道鍵角分子空間構(gòu)型實例中心原子BeHgspsp2sp3sp3(不等性)1個s、1個p1個s、2個p1個s、3個p1個s、3個p2344180°120°109°28′直線型平面三角形(正)四面體三角錐型V型BeCl2HgCl2BF3BCl3CH4CHCl3NH3H2OH2SPH3BCNPOSⅡAⅡBⅢAⅣAⅤAⅥA90<<10928第21頁/共41頁第二十一頁，共42頁。思考題：解釋CCl4，C2H2，CO2，NH4+，H3O+的分子構(gòu)型。已知：C2H2，CO2均為直線型；的構(gòu)型為：C=CHHHH

分子的空間構(gòu)型與雜化軌道的空間構(gòu)型一致為等性雜化不一致為不等性雜化VSEPR第22頁/共41頁第二十二頁，共42頁。用雜化軌道理論說明SO2分子的成鍵過程：S采取sp2

雜化方式S:3s23p4→(sp2)2(sp2)1(sp2)1(pz)2O:2s22p42px12py22pz1O:2s22p42px12py22pz1S不等性sp2雜化，V形結(jié)構(gòu)，同時存在一個34O3第23頁/共41頁第二十三頁，共42頁。第24頁/共41頁第二十四頁，共42頁。試用雜化軌道理論解釋下面問題：●NH3、H2O的鍵角為什么比CH4?。緾O2的鍵角為何是180°？乙烯為何取120°的鍵角？●在BCl3

和NCl3分子中，中心原子的氧化數(shù)和配體數(shù)都相同，為什么兩者的空間分子結(jié)構(gòu)卻不同？還是雜化形式不同雜化形式不同第25頁/共41頁第二十五頁，共42頁。共軛大π鍵

離域Π鍵是由三個或三個以上原子形成的鍵。三個或三個以上原子用s鍵聯(lián)結(jié)起來滿足下列條件，則可以生成離域鍵：

(1)這些原子都在同一平面上；每一原子有一互相平行的p軌道(或d軌道，或p,d軌道)

(2)形成大鍵的原子軌道能量應(yīng)相近

(3)p電子的數(shù)目小于p軌道數(shù)目的兩倍。大鍵的表示方法:

電子數(shù)平行p軌道數(shù)第26頁/共41頁第二十六頁，共42頁。共軛大π鍵

離域Π鍵是由三個或三個以上原子形成的鍵，不同于兩原子間的鍵。在三個或三個以上用s鍵聯(lián)結(jié)起來的原子之間，如能滿足下列條件，則可以生成離域鍵：

(1)這些原子都在同一平面上；每一原子有一互相平行的p軌道(或d軌道，或p,d軌道)

(2)形成大鍵的原子軌道能量應(yīng)相近

(3)p電子的數(shù)目小于p軌道數(shù)目的兩倍。中心O原子和配位O原子都有p軌道，共有4個電子小于軌道數(shù)的兩倍6，滿足上述條件即可形成離Π域鍵。第27頁/共41頁第二十七頁，共42頁。共軛大π鍵

CO2的碳原子取sp雜化軌道,它的兩個未參加雜化的p軌道在空間的取向是跟sp雜化軌道的軸相互垂直。CO2分子里有兩套3原子4電子符號為34的p-p大鍵。大鍵的表示方法:

電子數(shù)平行p軌道數(shù)I路易斯結(jié)構(gòu)式II分子中有2套III大鍵平行p軌道的結(jié)構(gòu)式第28頁/共41頁第二十八頁，共42頁。基本要點：分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價層電子對數(shù)目有關(guān)。價層電子對盡可能遠離,以使斥力最小。LP-LP>LP-BP>BP-BP價層電子對=σ鍵電子對+孤對電子對(VP)(σBP)(LP)§4.2.4價層電子對互斥理論（VSEPR法）孤—孤孤—成成—成推斷步驟第29頁/共41頁第二十九頁，共42頁。推斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟：確定中心原子的價層電子對數(shù)，以AXm為例(A—中心原子,X—配位原子)：原則：①A的價電子數(shù)=主族序數(shù)；②配體：H和鹵素每個原子各提供一個價電子,氧與硫不提供價電子；③正離子應(yīng)減去電荷數(shù),負離子應(yīng)加上電荷數(shù)。例：VP()=(6+4×0+2)=4VP=1/2[A的價電子數(shù)+X提供的價電子數(shù)

±離子電荷數(shù)()]負正電子對與構(gòu)型第30頁/共41頁第三十頁，共42頁。確定電子對的空間構(gòu)型：VP=2直線形VP=3平面三角形VP=4正四面體VP=5三角雙錐VP=6正八面體分子構(gòu)型第31頁/共41頁第三十一頁，共42頁。確定中心原子的孤對電子對數(shù)，推斷分子的空間構(gòu)型。①LP=0:分子的空間構(gòu)型=電子對的空間構(gòu)型VP=(2+2)=2直線形VP=(3+3)=3平面三角形VP=(4+4)=4四面體VP=(5+5)=5三角雙錐VP=(6+6)=6八面體例如：LP≠0第32頁/共41頁第三十二頁，共42頁。②LP≠0：分子的空間構(gòu)型不同于電子對的空間構(gòu)型。34611212SnCl2平面三角形V形NH3四面體三角錐H2O四面體V形IF5八面體四方錐XeF4八面體平面正方形VPLP電子對的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型例VP＝5第33頁/共41頁第三十三頁，共42頁。

電子對數(shù)配體數(shù)孤電子對數(shù)電子對構(gòu)型分子構(gòu)型

(m)(n)(m－n)

321

三角形“V”字形

ABB????A????431正四面體三角錐ABBB??A????????

422

正四面體“V”字形

A????????ABB????第34頁/共41頁第三十四頁，共42頁。孤對－孤對00

孤對－孤對0015對電子，4個配體，1對孤對電子，有2種情況供選擇：

甲乙5對電子，3個配體，2對孤對電子，有3種情況供選擇：

甲乙丙

結(jié)論：乙種穩(wěn)定，稱“T”字形。孤對－成鍵23成鍵－成鍵43

從90°方向上的分布情況看，‘甲’穩(wěn)定，稱變形四面體。

孤對－成鍵643

成鍵－成鍵022第35頁/共41頁第三十五頁，共42頁。6對電子對1對孤對電子四角錐6對電子對2對孤對電子正方形第36頁/共41頁第三十六頁，共42頁。6888510344435

三角形正四面體正四面體正四面體三角形三角雙錐例1利用價層電子對互斥理論判斷下列分子和離子的幾何構(gòu)型。要求寫出價層電子總數(shù)、對數(shù)、電子對構(gòu)型和分子構(gòu)型。

A