归纳与整理优秀导入

分子的空间构型

教学案

【学习目标】

1、理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；

2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；

3、掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；

【学习重点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简易方法

【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论

【学习方法】讲解法、归纳法

【课时安排】1课时

【教学过程】

〖你知道吗〗1、C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2？CH4分子为什么具有正四面体结构？

2、为什么H2O分子是“V”型、键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？

一、杂化轨道理论（1931年，美国化学家鲍林L.Pauling提出）

基本要点：

①.成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道—杂化轨道。

②.杂化前后轨道数目不变。

③.杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。

1、CH4

——

sp3杂化

轨道排布式：

电子云示意图：

（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；

（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定，所以C原子与H原子结合成稳定的CH4，而不是CH2。

2、BF3

——

sp2杂化型

用轨道排布式表示B原子采取sp2杂化轨道成键的形成过程：

电子云示意图：

3、气态BeCl2——

sp杂化型

用轨道排布式表示Be原子采取sp杂化轨道成键的形成过程：

电子云示意图：

【例题选讲】

例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。

例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构

例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构

HCCHCCHCHCHH

石墨晶体

苯的结构

4．小结：请填写下表

表1

杂化轨道类型与杂化轨道空间构型

．．．．杂化类型

参与杂化的原 子轨道

杂化轨道数

杂化轨道间夹

角

空间构型

实

例

SP

SP2

SP3

二、确定分子空间构型的简易方法

价层电子对互斥理论（1941年西奇威克、吉来斯比等提出）

共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。

1、推断分子空间构型的具体步骤：

对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。

A的价电子对数n A的杂化轨道数

杂化类型

A的价电子空间构型

2 2 sp 直线型

3 3 sp2 平面三角形

4 4 sp3 正四面体

对于

ABm型分子或离子，其中心原子A的价电子对数可依如下公式算得: 2、确定分子空间构型的简易方法

对于ABm型分子

价层电子对数目(n)中心原子A的价电子数配位原子B提供的价电子数m2（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，

如：PCl5

中n5155

2（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6；

（3）离子的价电子对数计算

如：NH4+

：

n51416024；

SO42-

：n4

22

例3：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表

物质

气态BeCl2

价电子对数

中心原子杂化轨道类型

杂化轨道/电子对空间构型

轨道夹角

分子空间构型

键角

CO2

BF3

CH4

NH4+

H2O NH3

PCl3

〖思考、讨论〗

1、NH3、H2O分子中键角分别为107°18′、104.5°，与109°28′相差不大，由此可推测，N、O原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于109°28′，可能说明了什么问题？

2、下列分子或离子中，空间构型为V型的是(

）

A、CS2

B、H2Se

C、HCN

D、ICl 3、下列分子中哪一个分子的空间构型为正四面体（

）

A、CHCl3

B、CH3Cl

C、BBr3

D、SnCl4

4、下列分子和离子中，中心原子的价电子对几何构型为四面体，且分子(离子)空间构型为V形的是（

）

A、NH4+

B、SO2

C、H3O+

D、OF2

5、下列分子中，结构构成平面三角形的是

（

）

A、HgCl2

B、BF3

C、TeCl4

D、SF6

6、下列分子中，键角最大的是

（

）

*A、H2S

B、H2O

C、CCl4

D、NH3

7、

下列分子中的碳原子不采取sp2杂化的是

（

）

A、C6H6

B、石墨

C、C2H4

D、C3H8

8、

下列分子的键角均是109°28′的是

（

）

A、P4

B、NH3

C、CCl4

D、CH2Cl2

9、

下列判断正确的是

（

）

A、BF3是三角锥形分子

B、铵根离子呈平面形结构

C、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-pσ键

D、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的4个sp3杂化轨道重叠形成的σ键

10、

下列分子结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是

（

）

A、CO2

B、PCl3

C、SiH4

D、NO2