雜化理論與配合物理論

雜化理論與配合物理論第1頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.雜化與雜化軌道(1)軌道的雜化：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系列新的軌道的過程，叫做軌道的雜化。(2)雜化軌道：雜化后形成的新的能量相同的一組原子軌道，叫雜化軌道。第2頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于4個(gè)C—H鍵完全相同，所以形成的CH4分子為正四面體形，鍵角是109°28′。如圖所示：第4頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說(shuō)明：①不是所有的軌道都可以雜化，只有能量相近的軌道（ns、np)才可以雜化。②碳的sp3雜化軌道可與H、O、N等元素形成C—H、C—O、C—N等σ鍵。第5頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說(shuō)明：因?yàn)閟p2雜化軌道在同一平面上，且夾角為120°，所以BF3等以sp2雜化的分子具有平面三角形結(jié)構(gòu)，且BF3中3個(gè)sp2—pσ鍵完全相同，故BF3的立體結(jié)構(gòu)應(yīng)為平面正三角形結(jié)構(gòu)。第8頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．軌道雜化特點(diǎn)(1)原子在形成分子時(shí)，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子不能發(fā)生雜化。(3)有幾個(gè)原子軌道參與雜化，就能形成幾個(gè)雜化軌道，即雜化前后軌道數(shù)目不變。第9頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)雜化后，軌道的伸展方向和形狀都發(fā)生改變，但軌道在某一方向上的分布比單純的s或p軌道在某一方向上的分布更集中，使它與其他原子的原子軌道重疊時(shí)的程度更大，形成的共價(jià)鍵更牢固。(5)雜化軌道成鍵時(shí)要滿足各化學(xué)鍵間的排斥最小，使軌道在空間取得最大夾角分布。(6)雜化軌道只能用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤對(duì)電子，不能用來(lái)形成π鍵。第10頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型5.VSEPR模型中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)VSEPR模型名稱中心原子的雜化軌道類型spsp2sp3sp2sp3sp3典型例子CO2SO2H2OSO3NH3CH4直線形平面三角形四面體平面三角形四面體正四面體234344第11頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論及原子的雜化理論判斷NF3分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為（）。A.直線形sp雜化 B.三角形sp2雜化C.三角錐形sp2雜化 D.三角錐形sp3雜化解析判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤對(duì)電子數(shù)以及與中心原子相連的原子個(gè)數(shù)。在NF3分子中N原子的孤對(duì)電子數(shù)為1，與其相連的原子數(shù)為3，所以根據(jù)價(jià)層電子互斥理論分子構(gòu)型為三角錐形，進(jìn)而可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化，類似NH3。答案

D【例2】?第12頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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C2H2解析題中A選項(xiàng)CO2為sp雜化，SO2為sp2雜化，故二者不相同，A項(xiàng)不正確；B選項(xiàng)中CH4為sp3雜化，NH3為sp3雜化，二者相同，故B項(xiàng)正確；C選項(xiàng)中BeCl2為sp雜化，BF3為sp2雜化，不合題意；D選項(xiàng)中C2H4為sp2雜化，C2H2為sp雜化，二者不相同，故D項(xiàng)不正確。答案

B【體驗(yàn)2】?第13頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)名稱鹽溶液的顏色實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)證明，銅鹽溶液中呈天藍(lán)色的物質(zhì)是水合銅離子實(shí)驗(yàn)步驟將下表中的少量固體溶于足量的水，觀察現(xiàn)象并填寫下表：第14頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固體①CuSO4(白色)

②CuCl2·2H2O(綠色)

③CuBr2(深褐色)

④NaCl(白色)

⑤K2SO4(白色)

⑥KBr(白色)現(xiàn)象①②③的水溶液呈天藍(lán)色，④⑤⑥的水溶液為無(wú)色結(jié)論Cu2＋呈天藍(lán)色，而SO42－、Cl－、Br－、Na＋、K＋都沒有顏色第15頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：上述實(shí)驗(yàn)中呈天藍(lán)色的離子實(shí)際上是水合銅離子，可表示為[Cu(H2O)4]2＋，稱為四水合銅離子，其結(jié)構(gòu)如圖所示。第16頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在四水合銅離子中，銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤對(duì)電子給銅離子，銅離子提供空軌道接受水分子的孤對(duì)電子而形成的。1．配位鍵(1)含義：與四水合銅離子一樣，成鍵的兩個(gè)原子，一方提供孤對(duì)電子，另一方提供空軌道，形成共價(jià)鍵，這類共價(jià)鍵被稱為配位鍵。第17頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)形成條件①一個(gè)成鍵原子中含有孤對(duì)電子。②另一個(gè)成鍵原子或離子有能接受孤對(duì)電子的空軌道。例如，在四水合銅離子中，銅離子有接受孤對(duì)電子的空軌道，水分子中的氧原子含有孤對(duì)電子。(3)表示方法配位鍵可以用A→B來(lái)表示，其中A是提供孤對(duì)電子的粒子，叫做給予體(也稱配位原子)；B具有空軌道，是接受電子的粒子，叫做接受體。第18頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．配位化合物(也稱配合物)(1)定義：通常把金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。(2)組成①有關(guān)概念a．中心離子：中心離子也稱為配合物形成體，一般是金屬離子，常見的有Fe2＋、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Ni2＋等，特別是過渡元素的離子很容易形成配合物，因其多數(shù)含有空軌道。第20頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b．配位體：配位體是含有孤對(duì)電子的分子或離子，如NH3、CO、H2O、Cl－、Br－、I－、SCN－、CN－等，配位體中含有孤對(duì)電子。c．配位數(shù)：直接同中心離子(或原子)配位的配位原子的數(shù)目，為該中心離子(或原子)的配位數(shù)，一般中心離子(或原子)的配位數(shù)是2、4、6、8。第21頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②結(jié)構(gòu)組成a．在配合物[Co(NH3)6]Cl3中，Co3＋為中心離子，六個(gè)NH3分子為配位體。中心離子與配位體構(gòu)成配合物的內(nèi)界，通常把它們放在括號(hào)內(nèi)，Cl－稱為配合物的外界。內(nèi)、外界之間以離子鍵結(jié)合，它在水中全部電離。第22頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月b．配合物[Co(NH3)6]Cl3中，N原子中的孤對(duì)電子進(jìn)入Co3＋中的空軌道，形成配位鍵，從而結(jié)合成配離子[Co(NH3)6]3＋，配離子內(nèi)部以配位鍵結(jié)合，在一定程度上喪失了Co3＋和NH3各自獨(dú)立時(shí)的化學(xué)性質(zhì)。注意：①配位鍵的強(qiáng)度有大有小，因而有的配合物很穩(wěn)定，有的很不穩(wěn)定。②許多過渡金屬離子對(duì)多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力，因而過渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多。第23頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③配合物形成時(shí)，性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變：a．顏色的改變，如Fe(SCN)3的形成；b．溶解度的改變，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。第24頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)生命科學(xué)中的應(yīng)用生命體中存在著許多金屬配合物，如葉綠素、血紅素和維生素B12都是配合物。其中心離子分別是鎂離子、亞鐵離子和鈷離子。(4)判斷離子共存由于配位離子很難電離，所以形成配位鍵的兩離子一般不能大量共存。例如，F(xiàn)e3＋與SCN－不能大量共存。第26頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●案例精析【例4】下列各種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(

)A．形成配位鍵的條件是一方有空軌道，一方有孤電子對(duì)B．配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵C．配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子D．共價(jià)鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對(duì)電子第27頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[解析]配位鍵是一方提供孤電子對(duì)，一方提供空軌道形成的一種特殊共價(jià)鍵，配體可以是分子、原子，也可以是陰離子。[答案]

D[點(diǎn)評(píng)]注意配位鍵與一般共價(jià)鍵的區(qū)別：配位鍵成鍵電子由單方提供，一般共價(jià)鍵成鍵電子由雙方提供。第28頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例5】下列過程與配合物的形成無(wú)關(guān)的是(

)A．除去Fe粉中的SiO2可用強(qiáng)堿溶液B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失第29頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[解析]對(duì)于A項(xiàng)，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可與強(qiáng)堿反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，與配合物的形成無(wú)關(guān)；對(duì)于選項(xiàng)B，AgNO3與氨水反應(yīng)生成了AgOH沉淀，繼續(xù)反應(yīng)生成了配合物離子[Ag(NH3)2]＋；對(duì)于C項(xiàng)，F(xiàn)e3＋與KSCN反應(yīng)生成了配合物離子[Fe(SCN)n]3－n；對(duì)于D項(xiàng)，CuSO4與氨水反應(yīng)生成了配合物離子[Cu(NH3)4]2＋。[答案]

A[點(diǎn)評(píng)]配位鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，共用電子對(duì)是一方單獨(dú)提供的，掌握常見的配位化合物。配合物離子的一個(gè)重要性質(zhì)是難電離，非常穩(wěn)定，但可以轉(zhuǎn)化。第30頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【例6】某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為PtCl4·2NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入硝酸銀溶液也不產(chǎn)生沉淀，以強(qiáng)堿處理也沒有氨氣放出。寫出它的配位化學(xué)式。[解析]其水溶液不導(dǎo)電，說(shuō)明不是離子化合物，在水溶液中不能電離出陰、陽(yáng)離子。加入硝酸銀溶液也不產(chǎn)生沉淀，說(shuō)明沒有氯離子，用強(qiáng)堿處理也沒有氨氣放出，說(shuō)明不存在游離的氨分子，所以該物質(zhì)的配位化學(xué)式為[PtCl4(NH3)2]。[答案]

[PtCl4(NH3)2]第31頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[點(diǎn)評(píng)]掌握配合物的組成結(jié)構(gòu)和配位離子與簡(jiǎn)單離子的區(qū)別，注意配合物中內(nèi)、外界之間是完全電離的。第32頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下列分子或離子中都存在著配位鍵的是(

)A．NH3、H2O B．NH4＋、H3O＋C．N2、HClO D．[Cu(NH3)4]2＋、PCl3[答案]

B第33頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下列各組離子中因有配合離子生成而不能大量共存的是(

)A．K＋

Na＋

Cl－

NO3－B．Mg2＋

Ca2＋

SO42－

OH－C．Fe2＋

Fe3＋

H＋

NO3－D．Ba2＋

Fe3＋

Cl－

SCN－第34頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[解析]

A項(xiàng)中各離子能大量共存；B項(xiàng)中離子因發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而不能大量共存；C項(xiàng)中是由于發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存；D項(xiàng)中Fe3＋與SCN－配合形成離子[Fe(SCN)n]3－n。[答案]

D第35頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加氨水，先生成難溶物，繼續(xù)滴加氨水，難溶物溶解，得到深藍(lán)色透明溶液。下列對(duì)此現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是(

)A．反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀，所以反應(yīng)前后Cu2＋的濃度不變B．沉淀溶解后，生成深藍(lán)色的配離子[Cu(NH3)2]2＋C．[Cu(NH3)4]2＋的空間構(gòu)型為正四面體形D．在[Cu(NH3)2]2＋配離子中，Cu2＋給出孤對(duì)電子，NH3提供空軌道[答案]

C第36頁(yè)，課件共42頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Co(NH3)5BrSO4可形成兩種鈷的配合物。已知兩種配合物的分子式分別為[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br，若在第一種配合物的溶液中加入BaCl2溶液時(shí)，現(xiàn)象是________；若在第二種配合物的溶液中加入BaCl2溶液時(shí)，現(xiàn)象是________，若加入AgNO3溶液時(shí)，現(xiàn)象是________。[解析]由配合物的化學(xué)式知，[Co(NH3)5Br]SO4中Br－不是游離的溴離子，而SO42－是游離的離子，[Co(SO4