價(jià)層電子對(duì)互斥理論模型雜化軌道理論.ppt

1、第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第二節(jié) 分子的立體結(jié)構(gòu) ,(第二課時(shí)),的空間構(gòu)型,NH3 的空間構(gòu)型,三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型應(yīng)用,利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子的立體結(jié)構(gòu)。 中心原子:對(duì)ABn型分子，B圍繞A成鍵，則A為中心原子，n值為中心原子結(jié)合的原子數(shù)。 公式：中心原子孤電子對(duì)數(shù)=1/2(a-bx); a:中心原子 價(jià)電子數(shù)； b:配原子為達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需的電子數(shù) X:與中心原子結(jié)合的原子數(shù)；,陽(yáng)離子來(lái)說(shuō)為中心原子的價(jià)電子數(shù)減去離子的電荷數(shù)，其它不變。 陰離子來(lái)說(shuō)為中心原子的價(jià)電子數(shù)加上去離子的電荷數(shù)，其它不變。 將中心原子形成的鍵電子對(duì)數(shù)加上中心原子的孤電子對(duì)數(shù)變可確定中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，

2、由中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定分子立體構(gòu)型。 公式： 價(jià)層電子對(duì)數(shù)= 鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子的孤電子對(duì)數(shù) =配原子數(shù)+中心原子的孤電子對(duì)數(shù),2 中心原子上的孤電子對(duì)的確定,2,2,2,2,1,1,1,1,0,0,0,0,0,2,1,4,4,4,4,4,6,3,5,4+2=6,5-1=4,3,同為四原子分子，CH2O與 NH3 分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？,思考:,三角錐形,平面三角形,四、知識(shí)鞏固,利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定SO2 BF3 SO32-的VSEPR模型和它們的立體構(gòu)型,作業(yè),利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定SO3 SO42- CCl4 H2S PCl3 BCl3的VSEPR模型和它

3、們的立體構(gòu)型,電子對(duì)數(shù) 配體數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 電子對(duì)構(gòu)型 分子構(gòu)型 ( m ) ( n ) ( m n ) 3 2 1 三角形 “ V ” 字形,補(bǔ)充說(shuō)明對(duì)于分子中有雙鍵、叁鍵等多重鍵時(shí)，使用價(jià)層電子對(duì)理論判斷其分子構(gòu)型時(shí)，雙鍵的兩對(duì)電子和叁鍵的三對(duì)電子只能作為一對(duì)電子來(lái)處理。或者說(shuō)在確定中心原子的價(jià)電子層電子對(duì)總數(shù)時(shí)，不包括鍵電子。,(VSEPR models),二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型,一類是中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)n來(lái)預(yù)測(cè)，概括如下： ABn 立體結(jié)構(gòu) 范例 n=2 直線形 CO2 n=3 平面三角

4、形 CH2O n=4 正四面體形 CH4,3、應(yīng)用：,預(yù)測(cè)分子構(gòu)型,另一類是中心原子上有孤對(duì)電子(未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì))的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分別有2對(duì)和l對(duì)孤對(duì)電子，跟中心原子周圍的鍵加起來(lái)都是4，它們相互排斥，形成四面體，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角錐形。,表格四,直線形,四面體,正四面體,直線形,形,三角錐形,平面三角形,正四面體,四面體,平面三角形,2,2,3,3,4,中心原子 所含孤對(duì) 電子對(duì)數(shù),0,2,1,0,0,規(guī)律總結(jié) (1)中心原子的價(jià)電子都用于成鍵（無(wú)孤對(duì)電子），

5、其構(gòu)型可用 預(yù)測(cè)；n=2,為 n=3,為 n=4, (2)中心原子有孤對(duì)電子，其要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與 ，使分子呈現(xiàn)不同的立體構(gòu)型。,中心原子周圍的原子數(shù)n,互相排斥,直線形,平面三角形,四面體形,課堂練習(xí)： 1、多原子分子的立體結(jié)構(gòu)有多種，三原子分子的立體結(jié)構(gòu)有 形和 形，大多數(shù)四原子分子采取 形和 形兩種立體結(jié)構(gòu)，五原子分子的立體結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的是 形。 2 、下列分子或離子中，不含有孤對(duì)電子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其鍵角由小到大的順序?yàn)?4、以下分子或離子的結(jié)構(gòu)為正四面體，且鍵角為10928 的是

6、 CH4 NH4+ CH3Cl P4 SO42- A、 B、 C、 D、 5、用價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷SO3的分子構(gòu)型 A、正四面體形 B、V形 C、三角錐形 D、平面三角形,直線,V,平面三角,三角錐, ,D,C,D,正四面體,一、雜化軌道理論要點(diǎn),1.雜化與雜化軌道的概念 在形成多原子分子的過(guò)程中，中心原子 的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成 一組新的原子軌道。這個(gè)過(guò)程叫做軌道的雜 化，產(chǎn)生的新軌道叫做雜化軌道。雜化軌道 理論認(rèn)為：在分子形成過(guò)程中，通常存在激 發(fā)、雜化、軌道重疊等過(guò)程。,2.雜化要點(diǎn) （1）原子軌道的雜化只有在分子形成過(guò)程才會(huì)發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的； （2

7、）只有原子軌道能量相近的軌道才能發(fā)生雜化，形成的雜化軌道的數(shù)目等于參加雜化的原子軌道數(shù)目； （3）雜化軌道空間伸展方向會(huì)改變，軌道有更強(qiáng)的方向性和更強(qiáng)的成鍵能力，雜化軌道一頭大一頭小，大頭用于成鍵； （4）不同的雜化方式導(dǎo)致雜化軌道的空間分布不同，由此決定了分子的空間幾何構(gòu)型不同。,二、雜化軌道類型,再如，炔烴中的CC的s-骨架也是由 sp雜化軌道構(gòu)建的。 當(dāng)中心原子取sp雜化軌道形成直線形的 s骨架時(shí)，中心原子上有兩個(gè)垂直于分子的s 骨架的未參與雜化的p軌道相互重疊，形成 二個(gè)p鍵。,3 個(gè)sp2 雜化軌道呈三角形分布，分別與3 個(gè)Cl的 3p 成鍵，故BCl3 分子構(gòu)型為平面三角形。,再如

8、，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的結(jié)構(gòu)圖：,例如：用雜化軌道理論描述丙二烯（ H2C=C=CH2）的分子結(jié)構(gòu)，并且說(shuō)明它的4個(gè)氫原子是否在一個(gè)平面上？,解：丙二烯的2個(gè)端位碳原子采取sp2雜化形式形 成3個(gè)軌道，而中心碳原子采取sp雜化形式形成 2個(gè)軌道，而剩余的未參與雜化的p軌道肩并肩 的形式形成兩個(gè)鍵。,已知CO2分子中的鍵角是180，判斷分子中心原子軌道的雜化類型，并說(shuō)明成鍵情況。,CO2的碳原子取sp雜化軌道,它的兩個(gè)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(hào)為34的p-p大鍵。,(I路易斯結(jié)構(gòu)式II分子中有2套平行p軌道III表

9、達(dá)大鍵的結(jié)構(gòu)式),2-5 共軛大鍵,苯分子中6個(gè)碳原子連接成環(huán)，每個(gè)碳原子上再 拉一個(gè)氫原子，所有原子處在同一個(gè)平面上。苯的 結(jié)構(gòu)式如右所示：,苯的結(jié)構(gòu)式里的碳-碳鍵有單鍵和雙鍵之分，這種結(jié)構(gòu)滿足了碳的四價(jià)，可是事實(shí)上苯分子的單鍵和雙鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能并沒(méi)有區(qū)別，苯的結(jié)構(gòu)式并不能反映這個(gè)事實(shí)。用形成p-p大鍵的概念可以解決這個(gè)矛盾。,苯中的碳原子取sp2雜化，每個(gè)碳原子尚余一個(gè) 未參與雜化的p軌道，垂直于分子平面而相互平行。 由于每個(gè)碳原子的左右兩個(gè)相鄰的碳原子沒(méi)有什 么區(qū)別,認(rèn)為中心的碳原子的未參與雜化的p軌道中的 電子只與左鄰的碳原子上的平行p軌道中的一個(gè)電子 形成p鍵而不與右鄰的形成p鍵或者

10、相反顯然是不符合 邏輯的。 所以我們認(rèn)為所有6個(gè)平行p軌道總共6個(gè)電子在 一起形成了彌散在整個(gè)苯環(huán)的6個(gè)碳原子上下形成了 一個(gè)p-p離域大鍵，符號(hào)66。用p-p大鍵(有機(jī)化學(xué) 中的共軛體系)的概念苯的結(jié)構(gòu)式寫(xiě)成如下右圖更 好。后者已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。,CO32離子中的大鍵 碳酸根離子屬于AY3型分子，中心碳原子取sp2雜化形式，碳原子上有一個(gè)垂直于分子平面的p軌道；端位的3個(gè)氧原子也各有1個(gè)垂直于分子平面的p軌道；分子的總價(jià)電子數(shù)等于24，3個(gè)COs鍵有6個(gè)電子，每個(gè)氧原子上有2個(gè)不與分子平面垂直的孤對(duì)電子對(duì)，因此4個(gè)平行p軌道中共有24-6-34=6個(gè)電子，所以CO32離子中有1個(gè)4軌道6電子p-p大鍵，符號(hào)為46。,石墨分子結(jié)構(gòu)是層形結(jié)構(gòu)，每層是由無(wú)限個(gè)碳 六元環(huán)所形成的平面，其中的碳原子取sp2雜化， 與苯的結(jié)構(gòu)類似，每個(gè)碳原子尚余一個(gè)未參與雜化 的p軌道，垂直于分子平面而相互平行。平行的n個(gè) p軌道形成了一個(gè)p-p大鍵。n個(gè)電子彌散在整個(gè) 層的n個(gè)碳原子形成的大鍵里，電子在這個(gè)大pnn 鍵中可以自由移動(dòng)，所以石墨能導(dǎo)電。,丁二烯分子式H2C=CH-CH=CH2。4個(gè)碳原子均 有3個(gè)配位原子相鄰，故均取sp2雜化，形成3個(gè)s 鍵，所有原子處于同一