平面三角形正四面體

你知道嗎？1、O原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是H2O，而不是H3O或H4O？2、C原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4，而不是CH2？CH4分子為什么具有正四面體結(jié)構(gòu)，四個鍵完全相同，鍵角都是109.50？第一頁第二頁，共23頁。

化學史話

鮑林，美國著名化學家。1954年因在化學鍵方面的工作取得諾貝爾化學獎，1962年因反對核彈在地面測試的行動獲得諾貝爾和平獎，成為獲得不同諾貝爾獎項的兩人之一。他所提出的許多概念：電負性、共振理論、價鍵理論、雜化軌道理論、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)等概念和理論，如今已成為化學領(lǐng)域最基礎(chǔ)和最廣泛使用的觀念。

第二頁第三頁，共23頁。美國科學家鮑林受生物雜交思想的啟發(fā)于1931年提出的雜化軌道理論：在同一個原子中能量相近的不同類型的幾個原子軌道“混合”起來，雜化后形成同等數(shù)目的能量完全相同的新軌道，這些新軌道重新分配能量和空間方向，組成成鍵能力更強的雜化軌道第三頁第四頁，共23頁。sp3C：2s22p2sp3雜化第四頁第五頁，共23頁。BF3的空間構(gòu)型為平面三角形120°BeCl2的空間構(gòu)型為直線形ClClBe180°第五頁第六頁，共23頁。sp2sp2雜化B：2s22p1的形成3BFsp2雜化第六頁第七頁，共23頁。spsp雜化BeCl2的形成Be：2s2sp雜化第七頁第八頁，共23頁。1、原子形成分子時，先雜化后成鍵，成鍵能力增強2、同一原子中不同類型、能量相近的原子軌道參與雜化3、雜化后形成的雜化軌道能量相同、成分相同4、雜化前后原子軌道數(shù)不變5、雜化后軌道的形狀、伸展方向發(fā)生改變6、雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對，未參與雜化的軌道形成π鍵雜化軌道的特點第八頁第九頁，共23頁。sp型的三種雜化雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道雜化軌道數(shù)雜化軌道間夾角空間構(gòu)型實例1個s1個p1個s3個p1個s2個p2個3個4個180°120°109.5°直線形平面三角形正四面體BeCl2BF3CH4第九頁第十頁，共23頁。根據(jù)乙烷、乙烯、乙炔分子的結(jié)構(gòu)，試用雜化軌道理論分析乙烷、乙烯和乙炔分子的成鍵情況。

問題解決第十頁第十一頁，共23頁。乙烷的結(jié)構(gòu)碳原子發(fā)生sp3雜化，其中3個sp3雜化軌道分別與3個H的1s軌道形成C-Hσ鍵，再兩個碳原子各以一個sp3雜化軌道形成C-Cσ鍵第十一頁第十二頁，共23頁。乙烯的結(jié)構(gòu)碳原子發(fā)生sp2雜化，其中2個sp2雜化軌道分別與2個H的1s軌道形成C-Hσ鍵，再兩個碳原子各以一個sp2雜化軌道形成C-Cσ鍵，兩個碳原子各以1個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊，形成π鍵。第十二頁第十三頁，共23頁。乙炔的結(jié)構(gòu)碳原子發(fā)生sp雜化，其中1個sp雜化軌道與1個H的1s軌道形成C-Hσ鍵，再兩個碳原子各以一個sp雜化軌道形成C-Cσ鍵，兩個碳原子各以2個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊，形成π鍵。第十三頁第十四頁，共23頁。過渡：可用實驗的方法測定分子的空間構(gòu)型，如紅外光譜、晶體的X射線衍射、核磁共振等。為了解釋和預(yù)測分子的空間構(gòu)型，科學家在歸納了許多的分子空間構(gòu)型的基礎(chǔ)上，提出了一種簡單的理論模型——價層電子對互斥理論。第十四頁第十五頁，共23頁。分子中的價電子對（包括成鍵電子對和孤電子對）由于相互排斥作用,而趨向于盡可能彼此遠離以減小斥力，分子盡可能采取對稱的空間構(gòu)型。價層電子對互斥理論第十五頁第十六頁，共23頁。價電子對數(shù)目n從左至右依次為2、3、4、5、6，價電子對的幾何分布分別為直線形、平面三角形、正四面體、三角雙錐、正八面體。第十六頁第十七頁，共23頁。多原子分子（ABm型分子）的價電子對數(shù)n的確定=2中心原子A的價電子數(shù)+配位原子B提供的價電子數(shù)×m（1）對于主族元素，中心原子價電子數(shù)=最外層電子數(shù)（2）配位原子中氫原子、鹵素原子提供的價電子數(shù)為1；O、S作為配位原子時按不提供價電子計算n若n=2則為sp雜化，價電子對的幾何構(gòu)型為直線形若n=3則為sp2雜化，價電子對的幾何構(gòu)型為平面三角形若n=4則為sp3雜化，價電子對的幾何構(gòu)型為正四面體第十七頁第十八頁，共23頁。練習：判斷下列ABm型分子中心原子的雜化類型：CO2SO3CCl4PCl3CS2

NH3H2OSO2第十八頁第十九頁，共23頁。價電子對之間的斥力順序：（判斷鍵角）孤電子對與孤電子對＞孤電子對與成鍵電子對＞成鍵電子對與成鍵電子對

價層電子對互斥理論具有相同價電子對數(shù)的分子，中心原子的雜化軌道類型相同，價電子對分布的幾何構(gòu)型也相同價電子對全是成鍵電子對的分子，分子的空間構(gòu)型與價電子對的幾何構(gòu)型一致價電子對有部分是孤電子對的分子，分子的空間構(gòu)型與價電子對的幾何構(gòu)型不一致，但可以延伸推導(dǎo)出來第十九頁第二十頁，共23頁。

討論為什么NH3、H2O分子中鍵角分別為107.3°、104.5°，小于甲烷的109.5°？第二十頁第二十一頁，共23頁。A的價電子對數(shù)234A的雜化軌道數(shù)A的雜化類型價電子對的幾何構(gòu)型直線形平面三角形