第二章 分子结构与性质 第二节 分子的立体结构 （第二课时） 写出碳原子的核外电子排 布图，为什么碳原子与氢原子结合形成 CH4 ，而不 是 CH2 ？四个 C—H 键的键能、键长，为什么都完 C 原子轨道排布图 全相同？ 1s2 H 原子轨道排布图 1s1 2s2 2p2 C： 2s22p2 2p 2s 激发 2p 2s 混杂 　 sp3 杂化轨道： 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混杂重 新组合成 4 个能量与形状完全相同轨道。 H + 109 28 + H _ _ C _ 109 28’ + _ H + H 形成四个性质、能量和键角都完全相同 S-SP3δ 三、杂化轨道理论 1 、概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干 不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合 成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成 的新轨道就称为杂化轨道。 2 、要点： （ 1 ）孤立原子不杂化，只有形成分子过程中会发 生。 （ 2 ）参与杂化的原子轨道能量相近（同一能级 组）。 （ 3 ）杂化前后原子轨道数目不变，新形成的一组 原子轨道能量、形状相同。 （ 4 ）杂化改变了原子轨道形状方向，原子成键能力 增强。 （ 5 ）杂化轨道为使相互间排斥力最小，在空间取最 大夹角分布。 sp 杂化轨道的形成过程 z z x z z y y x 180° y y x x sp 杂化： 1 个 s 轨道与 1 个 p 轨道进行的 杂化 , 形成• 每个 2 个 sp sp杂化轨道。 杂化轨道的形状为一头大，一头小 ； • 含有 1/2 s 轨道和 1/2 p 轨道的成分； • 两个轨道间的夹角为 180° ，呈直线型。 例如： Sp 杂化 —— BeCl2 分子的形成 Cl Be Cl 180° Be 原子： 1s22s2 2p 子 2s 没有单个电 激发 2p 2s sp 杂化 px sp Cl Cl px Cl Be Cl sp sp2 杂化轨道的形成过程 z z y x 120° y x z z y x y x sp2 杂化： 1 个 s 轨道与 2 个 p 轨道进行的杂 化, 2 形成 3 个 sp 2 杂化轨道。 • 每个 sp 杂化轨道的形状也为一头大，一头小； • 含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分； • 轨道夹角为 120° ， VSEPR 模型呈平面三角形 例如： Sp2 杂化 —— BF3 分子的形 B ：成1s22s22p1 没有 3 个成单电子 2p 2s + + B_ 2s sp2 杂 化 F _ 激发 2p _ 120° 120° + sp2 sp3 杂化轨道的形成过程 z z y x z 109°28′ y x z y x y x sp3 杂化： 1 个 s 轨道与 3 个 p 轨道进行的 杂化 , 形成 4 个 sp3 3 杂化轨道。 • 每个 sp 杂化轨道的形状为一头大，一头小 • 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分 • 轨道夹角为 109°28′ ， VSEPR 模型为正四面 体 NH3 2p 2s sp3 杂 化 sp3 H2 O 2p 2s sp3 杂 化 杂化轨道只能容纳 δ 键电子对或孤电子 对 sp3 4 、杂化类型判断： ② 根据键角（空间构型）判断： 杂化轨道数 价层电子对 = 孤电子对＋ δ 电 a 、键角 109°28′=、四面体或三角锥，中心原子 sp3 杂 ①子对 根据价层电子对判断 化； 2 ： b 、键角 120° 、平面三角形，中心原子 sp 杂化； 价层电子对 杂化轨道数 杂化类 c 、键角 180° 、直线，中心原子 sp 杂化。 型 杂 价电 化 孤电 VSEPR 分子构 物质 键角 模型 子对 类 子对 型 0 2 sp 直线形 直线形 180° 型2 0 平面三角 平面三角 3 sp 120° BeCl2 形 1 形 3 sp2 119°28′ V 平面三角 BF3 形 0 形 4 sp3 正四面体 正四面体 109°28′ SO2 1 4 sp3 四面体 三角锥形 107°18′ CH4 2 4 sp3 四面体 V 105° NH ③ 根据等电子原理判断：等电子体，杂化类型相同 价 层 电 子 对 杂 化 类 型 孤 对 分子 电 类型 子 对 2 sp 0 AB2 sp 0 3 AB3 2 sp 1 AB2 2 VSEPR 模型 直线形 平面三 角形 平面三 角形 立体 结构 实 例 CO2 、 BeCl2 直线形 、 CS2 、 HC BF N等 3 、 AlCl3 平面三、 SO 、 HC 3 角形 HO 、 CO32、 NO3- 等 V 形 SO2 、 NO2 等 价 层 电 子 对 杂 化 类 型 孤 对 电 子 对 sp3 0 VSEPR 模型 分 子 类 型 AB4 4 sp 1 AB3 3 sp 2 AB2 3 立体 结构 正四 正四 面体 面体 四面 三角 体形 锥形 实 例 CH4 、 NH4+ 、 SiCl4 、 SO42、 PO43- 、 ClO NH 3 、 PH3 、 4 等 PCl3 、 H3O+ 、 SO32- 等 H2O 、 H2S 四面 V形 体形 、 NH2 等 C2 H2 2p 2s 2p 激发 2s sp sp 杂化 π 键 H y y π 键 H C2 H4 2p 2s 激发 2s sp2 杂 化 H H 2p π 键 sp2 H H 苯 2s 2p 激发 2s 2p sp2 sp2 杂 化 ④ 有机物碳原子杂化类型：饱和碳原子采取 sp3 杂 化，双键碳原子采取 sp2 杂化，三键碳原子采取 sp 杂化。 三、杂化轨道理论 1 、要点： （ 1 ）参与杂化的原子轨道能量相近（同一能级 组）。 （ 2 ）杂化前后原子轨道数目不变，新形成的一组 原子轨道能量、形状相同。 （ 3 ）为斥力最小，杂化轨道取最大夹角分布。 2 、杂化类型： 杂化 参与杂化的 杂化轨道含 轨道夹 杂化轨道 实例 轨道 轨道 量 角 构型 1个 s 与 1 1/2 s 和 1/2 p 180° 直线 BeCl2 2 个p 1个 s 与 2 1/3 s 和 2/3 p 120° 平面三角 BF3 3 个p 1个 s 与 3 3 、杂化类型判断： 杂化轨道数 = 价层电子对 = 孤电子对＋ δ 电 子对 ① 根据价层电子对判断 ：价层电子对 杂化轨道数 杂化类 型 ② 根据键角（空间构型）判断： a 、键角 109°28′ 、四面体或三角锥，中心原子 sp3 杂 化； b 、键角 120° 、平面三角形，中心原子 sp2 杂化； c 180° 、直线，中心原子 sp 杂化。 ③、键角 根据等电子原理判断：等电子体，杂化类型相同 ④ 有机物碳原子杂化类型：饱和碳原子采取 sp3 杂化， 双键碳原子采取 sp2 杂化，三键碳原子采取 sp 杂化。