共价键与分子的空间构型

《共价键与分子的空间构型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2节共价键与分子的空间构型分子极性109.5°一、形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70碳原子:甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？？？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，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

2、道。这种轨道重新组合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。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。914为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3σ键，形成

3、一个正四面体构型的分子。109.5°sp2杂化轨道乙烯中的Ｃ在轨道杂化时，有一个Ｐ轨道未参与杂化，只是Ｃ的２s与两个２p轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为120°。乙烯分子中键的形成sp杂化轨道两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp-s键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P键，形成乙炔分子。基态N的最外层电子构型

4、为2s22p3，在H影响下，N的一个2s轨道和三个2p轨道进行sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3杂化轨道被孤对电子所占据。N用三个各含一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与三个H的1s轨道重叠，形成三个键。由于孤对电子的电子云密集在N的周围，对三个键的电子云有比较大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此NH3的空间构型为三角锥形。NH3的空间构型基态O的最外层电子构型为2s22p4，在H的影响下，O采用sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子

5、，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。O用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H的1s轨道重叠，形成两个键。由于O的两对孤对电子对两个键的成键电子有更大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此H2O的空间构型为角型。的空间构型杂化轨道理论解释苯分子的结构：C为SP2杂化所有原子（12个）处于同一平面分子中6个碳原子未杂化的2P轨道上的未成对电子重叠结果形成了一个闭合的、环状的大π键形成的π电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。C-C(sp2-sp2);C-H(sp2

6、-s)大π键C6H6C6H6的大π键（离域键）杂化类型spsp2sp3杂化轨道空间取向直线形三角形四面体杂化轨道中孤对电子数分子空间构型直线形三角形正四面体三角锥形折线形实例BeCl2BF3CCl4NH3H2O键角180°120°00012几种常见的杂化轨道类型4.等电子原理等电子体原理：原子数相同、电子总数相同的分子互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相近。此后，等电子体原理又有所发展由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。等电子原理的某些应用：（1）判断一

7、些简单分子或离子的立体构型：等电子体一般有相同的立体构型。（2）制造新材料方面的应用。根据等电子原理，判断下列各组分子属于等电子体的是（）A、H2O、H2SB、HF、NH3C、CO、CO2D、NO2、SO2A在短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有：、。3个原子HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArO3各原子最外层电子数之和为18SO29.（2010德州调研）1991年Langmuir提出：“凡原子数与总电子数都相等的物质，其结构相同，物理性质相近”，此原理称为等电子原理。相应的物质，互称为等电子体。化学家常

8、用“等电子体”来预测不同物质的结构与性质，例如CH4与　　　有相同的电子数目及空间构型，另外BN分子和C2（碳的一种同素异形体）分子互为等电子体。(1)依据等电子原