雜化軌道理論+分子極性PPT課件

1 共價鍵的形成條件 2 共價鍵的成鍵特征是什么 按照共價鍵的成鍵過程中 一個原子有幾個未成對電子 通常只能和幾個自旋相反的電子形成共價鍵 所以在共價分子中 每個原子形成共價鍵的數(shù)目是一定 這就是共價鍵的 飽和性 如HF而不是H2F C原子的電子排布式是1s22s22p2 從軌道表示式看出只有兩個未成對電子 只能形成兩個共價鍵 但甲烷CH4分子中形成四個共價鍵 且鍵角是109 50 怎么解釋 為解決這一矛盾 鮑林提出了雜化軌道理論 原子在形成分子時 為了增強成鍵能力 使分子的穩(wěn)定性增加 趨向于將不同類型的原子軌道重新組合成能量 形狀和方向與原來不同的新原子軌道 這種重新組合稱為雜化 雜化后的原子軌道稱為雜化軌道 一 雜化軌道理論簡介 注意點 1 只有能量相近的軌道才能相互雜化 2 形成的雜化軌道數(shù)目等于參加雜化的原子軌道數(shù)目 3 雜化軌道成鍵能力大于原來的原子軌道 因為雜化軌道的形狀變成一頭大一頭小了 用大的一頭與其他原子的軌道重疊 重疊部分顯然會增大 1 sp3雜化 原子形成分子時 同一原子中能量相近的一個ns軌道與三個np軌道進行混合組成四個新的原子軌道稱為sp3雜化軌道 109 28 激發(fā) 當(dāng)碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時 碳原子的2s軌道和3個2p軌道這4個軌道會發(fā)生混雜 混雜時保持軌道總數(shù)不變 得到4個能量相等 成分相同的sp3雜化軌道 夾角109 28 如下圖所示 sp2雜化 三個夾角為120 的平面三角形雜化軌道 2 sp2雜化 同一個原子的一個ns軌道與兩個np軌道進行雜化組合為sp2雜化軌道 120 BF3分子形成 激發(fā) 120 用雜化軌道理論分析乙烯分子的成鍵情況 sp2雜化的Csp2雜化的C相互靠攏分子中2個平行形成s 骨架的p軌道形成p鍵 碳的sp2雜化軌道 同一原子中ns np雜化成新軌道 一個s軌道和一個p軌道雜化組合成兩個新的sp雜化軌道 3 sp雜化 夾角為180 的直線形雜化軌道 180 BeCl2分子形成 請用雜化軌道理論分析乙炔的成鍵情況 乙炔 碳的sp雜化軌道 請用雜化軌道理論分析苯分子的成鍵情況 苯 雜化軌道理論很好的解釋了苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的特殊性 大鍵使得苯分子的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定 能量很低 1 苯分子中 既不存在碳碳單鍵 也不存在碳碳雙鍵 而是六條碳碳鍵完全相同 介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間 2 苯分子在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時 不破壞大鍵的取代反應(yīng)相對容易 而需要破壞大鍵的加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)則困難的多 基態(tài)N的最外層電子構(gòu)型為2s22p3 在H影響下 N的一個2s軌道和三個2p軌道進行sp3不等性雜化 形成四個sp3雜化軌道 其中三個sp3雜化軌道中各有一個未成對電子 另一個sp3雜化軌道被孤對電子所占據(jù) N用三個各含一個未成對電子的sp3雜化軌道分別與三個H的1s軌道重疊 形成三個鍵 由于孤對電子的電子云密集在N的周圍 對三個鍵的電子云有比較大的排斥作用 使鍵之間的鍵角被壓縮到 因此NH3的空間構(gòu)型為三角錐形 基態(tài)O的最外層電子構(gòu)型為2s22p4 在H的影響下 O采用sp3不等性雜化 形成四個sp3雜化軌道 其中兩個雜化軌道中各有一個未成對電子 另外兩個雜化軌道分別被兩對孤對電子所占據(jù) O用兩個各含有一個未成對電子的sp3雜化軌道分別與兩個H的1s軌道重疊 形成兩個鍵 由于O的兩對孤對電子對兩個鍵的成鍵電子有更大的排斥作用 使鍵之間的鍵角被壓縮到 因此H2O的空間構(gòu)型為角型 00012 幾種常見的雜化軌道類型 共價分子的幾何外形取決于分子價層電子對數(shù)目和類型 分子的價電子對 包括成鍵電子對和孤電子對 由于相互排斥作用 而趨向盡可能遠離以減小斥力而采取對稱的空間構(gòu)型 1 價層電子對互斥理論 二 確定分子空間構(gòu)型的簡易方法 各種電子對的斥力大小 孤對 孤對電子 孤對 成鍵電子 成鍵 成鍵電子 成鍵 單電子 如何確定價層電子對數(shù) 推斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟 以AXm為例 A 中心原子 X 配位原子 1 先確定中心原子的價層電子對數(shù)n 原則 A的價電子數(shù) 主族序數(shù) 配體X H和鹵素每個原子各提供一個價電子 規(guī)定氧與硫不提供價電子 正離子應(yīng)減去電荷數(shù) 負離子應(yīng)加上電荷數(shù) 例 B 3 C 4 N 5 O 6 X 7 稀有氣體 8 例如 SO42 n 6 0 2 2 4 2 確定電子對的空間構(gòu)型 n 2直線形 n 3平面三角形 n 4四面體 3 確定中心原子的孤對電子對數(shù) 推斷分子的空間構(gòu)型 1 孤對電子 0 分子的空間構(gòu)型 電子對的空間構(gòu)型 例如 2 孤對電子 0 分子的空間構(gòu)型不同于電子對的空間構(gòu)型 3 4 1 1 2 SnCl2 平面三角形V形 NH3 四面體三角錐 H2O 四面體V形 各種電子對的斥力大小 孤對 孤對電子 孤對 成鍵電子 成鍵 成鍵電子 成鍵 單電子 3 判斷共價分子結(jié)構(gòu)的實例 利用價層電子對互斥理論判斷下列分子和離子的幾何構(gòu)型 要求寫出價層電子總數(shù) 對數(shù) 電子對構(gòu)型和分子構(gòu)型 AlCl3H2SSO32 NH4 NO2 解 電子對對數(shù)電子對構(gòu)型 34443三角形正四面體正四面體正四面體三角形 分子構(gòu)型三角形V字構(gòu)型三角錐正四面體V字形 孤電子對對數(shù) 02441 練習(xí) 直線形 直線形 平面三角形 平面三角形 正四面體 無 有 正四面體 三角錐形 V形 4 2 3 4 4 3 正四面體 SP3 直線 SP SP3 SP2 SP3 SP2 平面三角形 正四面體 正四面體 平面三角形 0 正四面體 直線 0 2 平面三角形 0 1 1 三角錐 V形 V形 1 非極性鍵和極性鍵 同種原子 相同 不偏向任何一個原子 不顯電性A A 非極性鍵 不同種原子 不同 偏向吸引電子能力強的原子 顯電性A B 極性鍵 三 分子的極性 2 極性分子和非極性分子 正電荷重心和負電荷重心相重合的分子 不相重合的分子 不偏移或?qū)ΨQ分布 偏移或不對稱分布 對稱 不對稱 H2 Cl2 CO2 CS2 HCl H2O NH3 3 分子極性的判斷方法 1 雙原子分子 取決于成鍵原子之間的共價鍵是否有極性 2 多原子分子 取決于分子的空間構(gòu)型和共價鍵的極性 分子的極性由共價鍵的極性及分子的空間構(gòu)型兩個方面共同決定 以極性鍵結(jié)合而形成的異核雙原子分子都是極性分子 如HCl 以非極性鍵結(jié)合而形成的同核雙原子分子是非極性分子 如Cl2 多原子ABm分子極性的判斷方法 1 化合價法 一般地 當(dāng)中心原子化合價的絕對值等于該元素價電子數(shù)時 該分子為非極性分子 否則為極性分子 請判斷PCl3 CCl4 CS2 SO2分子的極性 將分子中的共價鍵看作作用力 不同的共價鍵看作不相等的作用力 運用物理上力的合成與分解 看中心原子受力是否平衡 如平衡則為非極性分子 否則為極性分子 2 物理模型法 C O鍵是極性鍵 但從分子總體而言CO2是直線型分子 兩個C O鍵是對稱排列的 兩鍵的極性互相抵消 F合 0 整個分子沒有極性 電荷分布均勻 是非極性分子 180 F1 F2 F合 0 104 30 F1 F2 F合 0 O H鍵是極性鍵 共用電子對偏O原子 但由于分子是折線型構(gòu)型 兩個O H鍵的極性不能抵消 F合 0 整個分子電荷分布不均勻 是極性分子 BF3 NH3 120 107 18 三角錐型 不對稱 鍵的極性不能抵消 是極性分子 F1 F2 F3 F 平面三角形 對稱 鍵的極性互相抵消 F合 0 是非極性分子 109 28 正四面體型 對稱結(jié)構(gòu) C H鍵的極性互相抵消 F合 0 是非極性分子 常見分子的構(gòu)型及分子的極性 雙原子分子 H2 Cl2 HCl H2O CO2 三原子分子 四原子分子 NH3有107 30三角錐型極性 BF3有120 平面三角形非極性 CH4有109 50正四面體型非極性 五原子 無無直線型非極性 有無直線型極性 有180 直線型非極性 有104 50折線型極性 4 等電子體原理 并且價電子總數(shù) 最外層電子總數(shù) 相同 1 定義 原子總數(shù)相同 可以是分子與分子之間 分子與離子之間 離子與離子之間 2 等電子體結(jié)構(gòu)具有相似性 請寫出具有10個電子的微粒 分子 HF H2O NH3 CH4 Ne 陽離子 Na Mg2 Al3 NH4 H3O 陰離子 OH NH2 N3 O2 F 相似相溶原理 極性分子易溶于極性分子溶劑中 如HCl易溶于水中 非極性分子易溶于非極性分子溶劑中 如CO2易溶于CS2中 練習(xí) 用萃取法從碘水中分離碘 所用萃取劑應(yīng)具有的性質(zhì)是 不和碘或水起反應(yīng) 能溶于水 不溶于水 應(yīng)是極性溶劑 應(yīng)是非極性溶劑A B C D C 5 研究分子極性的實際意義 問 1 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些化學(xué)鍵 2 什么叫配位鍵 一個原子提供一對電子 與另一個接受電子的原子形成的共價鍵 即 成鍵的兩個原子一方提供孤對電子 一方提供空軌道而形成的共價鍵 3 試舉一例含配位鍵的物質(zhì) 銨鹽 水合氫離子 四 配合物 在水溶液中 Cu2 與NH3是如何結(jié)合成 Cu NH3 4 2 的呢 配體有孤電子對 中心離子有空軌道 配位鍵的存在是配合物與其它物質(zhì)最本質(zhì)的區(qū)別 1 配合物的概念 概念 由提供孤電子對配體與接受孤電子對中心原子 離子以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配合物 請思考NH4Cl是否是配合物 2 配合物的組成 內(nèi)界是配位單元 外界是簡單離子 內(nèi)外界間是完全電離的 K3 Cr CN 6 內(nèi)界 外界 內(nèi)界又由中心原子 離子和配位體及配位數(shù)構(gòu)成 1 內(nèi)界與外界 Cu NH3 4 SO4 2 中心原子 配位體 含配位原子 配位數(shù) 中心原子 能夠接受孤電子對的離子 多為過渡金屬元素的離子 配位體 提供孤電子對的分子或離子 其中提供孤電子對的原子叫配位原子 常見的配位原子有鹵素原子X O S N P C 配位數(shù) 常見金屬離子配位數(shù) 配合物中心原子 離子 價態(tài)的判斷 Ag NH3 2 OH Co NH3 6 Cl3K4 Fe CN 6 K Pt NH3 Cl3 Co NH3 5Cl NO3 2 Cr H2O 5Cl Cl2 H2O 配離子的電荷 中心原子與配位體電荷的代數(shù)和 在做銀鏡反應(yīng)實驗時 需要配制銀氨溶液 請回答 銀氨溶液的配制過程 實驗現(xiàn)象 寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式 配制過程 在5 的硝酸銀溶液中逐滴加入2mol L的氨水 直至生成的沉淀恰好完全溶解 實驗現(xiàn)象 先出現(xiàn)沉淀 繼續(xù)滴加氨水后沉淀溶解生成無色澄清溶液 AgNO3 NH3 H2O AgOH NH4NO3 AgOH 2NH3 H2O Ag NH3 2 OH 2H2O Ag NH3 2 OH Ag NH3 2 OH 4 配合物的結(jié)構(gòu) 配合物的中心原子 配位體的種類和數(shù)目的不同 可以形成不同空間構(gòu)型的配合物 P70 71 幾種配合物的空間構(gòu)型 直線形正四面體 練習(xí)題1 向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀溶解可形成 Ag NH3 2 配離子 Ag 空的軌道和軌道可以形成雜化軌道 NH3分子中N原子有對孤電子對 N原子上的孤電子對進入Ag 空的雜化軌道形成配位鍵 Ag 有個空的雜化軌道 可以接受2個NH3分子提供的孤電子對 形成型的 Ag NH3 2 5s 5p sp 1 sp 2