《杂化轨道理论、配合物理论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杂化轨道理论、配合物理论.ppt（47页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第2课时杂化轨道理论、配合物理论,探究1 杂化轨道理论研读教材自主认知1.杂化轨道理论:,相近,相等,相同,等于,形状,方向,增强,2.杂化轨道类型及空间构型:,1个ns和1个np,1个ns和2个np,1个ns和3个np,2,3,4,180,120,10928,直线形,平面三角形,正四面体形,直线形,平面三角形,正四面体形,3.杂化轨道与共价键的类型。杂化轨道只能形成_键或_,不能形成_键;未参与杂化的p轨道可用于形成_键。,用来容纳未参与成键的孤电子对,合作探究核心归纳,仔细观察上面关于碳原子的三种杂化轨道图示,回答下列问题:1.2s轨道与3p轨道能否形成杂化轨道?提示:不能。只有能量相近的
2、原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级组,能量相差较大。,2.原子轨道杂化后,数量和能量有什么变化?提示:杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同,杂化后,形成的一组杂化轨道能量相同。,3.用杂化轨道理论探究CH4的中心原子的杂化类型。提示:在形成CH4分子时,碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂,形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠成键形成甲烷分子,所以四个CH键是等同的。可表示为,4.用杂化轨道理论探究NH3呈三角锥形的原因。提示:NH3分子中的氮原子价电子排布图为,1个2s轨道与3个2p轨道杂
3、化后,形成4个sp3杂化轨道,其中3个杂化轨道中是单电子,分别与3个氢原子形成键,1个杂化轨道中是成对电子,不形成共价键。sp3杂化轨道应为正四面体构型,但由于孤电子对不形成化学键,故NH3分子为三角锥形。,5.CO2和SO2都是三原子分子,为什么它们的立体构型不同?试用杂化轨道理论解释。提示:CO2分子中的中心原子碳原子采用的是sp杂化,2个杂化轨道以碳原子为中点,呈直线形分布,分别与2个氧原子的2p轨道形成键,键角为180,分子呈直线形;SO2分子中的中心原子硫原子采用的是sp2杂化,3个杂化轨道以硫原子为中心,呈平面三角形分布,其中1个轨道中是孤电子对,另2个轨道中的未成对电子,分别与2
4、个氧原子的2p轨道形成键,分子呈V形,由于孤电子对的排斥作用,使键角小于120。,6.为什么CH4、NH3、H2O的中心原子均为sp3杂化,但键角却分别为10928、107、105?提示:因为CH4分子的中心原子碳原子上无孤电子对,4个键伸向正四面体的4个顶点,键角为10928,NH3分子中氮原子上有一对孤电子对,孤电子对对另外三个键产生排斥作用,使三个键的键角变小,同理,H2O分子中的氧原子上有2对孤电子对,对键排斥力更大,故键角更小。,【归纳总结】杂化类型的判断方法由于杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳孤电子对,而两个原子之间只能形成一个键,故有下列关系:杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中
5、心原子结合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。例如:,过关小练即时应用1.(2015银川高二检测)下列说法正确的是()A.CHCl3是正四面体形B.H2O分子中氧原子为sp2杂化,其分子几何构型为V形C.二氧化碳中碳原子为sp杂化,为直线形分子D.是三角锥形,【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)分子结构与杂化类型的联系。(2)杂化类型中的特殊性:是否含有孤电子对。【解析】选C。根据价层电子对互斥理论可知A项CHCl3是四面体形,B项H2O分子中氧原子为sp3杂化,其分子几何构型为V形。C项二氧化碳中碳原子为sp杂化,为直线形分子,正确。D项 是正四面体形。,2.如下图所示是甲醛分子模
6、型的示意图。根据该图和所学的化学键知识回答下列问题:,(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化的方式是,做出该判断的主要理由是。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是(用序号填空)。单键双键极性键非极性键键键键和键(3)甲醛分子中CH键与CH键的夹角(填“=”“”或“”)120,出现该现象的主要原因是。,【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)学会从甲醛的分子结构模型判断中心原子的杂化类型;(2)清楚共价键的分类标准和类型;(3)掌握价层电子对互斥理论对分子构型的判断。,【解析】本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子的立体构型与成键的类型、键参数等知识的综合运用。(1)原子杂
7、化轨道的类型不同,分子的空间构型也不同。由题图可知,甲醛分子的空间构型为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子的杂化方式是sp2杂化。(2)碳与氧的电负性不同,所以碳氧键是极性键。醛的分子中都含有羰基(C O),所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说,双键是键和键的组合。,(3)由于碳氧双键中存在键,它对CH键电子对的排斥作用较强,所以甲醛分子中CH键与CH键的夹角小于120。答案:(1)sp2杂化甲醛分子的空间构型为平面三角形(2)(3)碳氧双键中存在键,它对CH键电子对的排斥作用较强,【方法规律】判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。若杂化轨道在空间的分布为
8、正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。,(2)根据杂化轨道之间的夹角判断。若杂化轨道之间的夹角为10928,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180,则分子的中心原子发生sp杂化。,【补偿训练】(2015石家庄高二检测)在乙烯分子中有5个键和1个键,它们分别是()A.sp2杂化轨道形成键,未杂化的2p轨道形成键B.sp2杂化轨道形成键,未杂化的2p轨道形成键C.CH之间是sp2杂
9、化轨道形成键,CC之间是未杂化的2p轨道形成键D.CC之间是sp2杂化轨道形成键,CH之间是未杂化的2p轨道形成键,【解析】选A。在乙烯分子中,每个碳原子的2s轨道与两个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,其中两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道“头碰头”重叠形成CH键,另1个sp2杂化轨道形成CC键。两个碳原子未杂化的2p轨道“肩并肩”重叠形成1个键。,探究2 配合物理论研读教材自主认知1.配位键:(1)含义:成键的两个原子,一方提供_,另一方提供_,形成共价键,这类共价键称为配位键。即“电子对_键”,是一类特殊的共价键。,孤电子对,空轨道,给予-接受,(2)形成条件。一个成键原子中
10、含有_。另一个成键原子或离子有_。,孤电子对,空轨道,(3)表示方法。配位键可以用AB来表示,其中A是提供孤电子对的粒子,叫作给予体(也称配位原子);B具有空轨道,是接受电子的粒子,叫作接受体。,2.配位化合物:(1)概念:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以_结合形成的化合物,简称配合物。,配位键,(2)配合物形成举例。,蓝色沉淀,溶解,深蓝色晶体,Cu2+2NH3H2O=,Cu(OH)2+2、,Cu(OH)2+4NH3=,Cu(NH3)42+2OH-,变红,合作探究核心归纳1.配位键与共价键有何异同?提示:配位键的性质和共价键相同,只是成键方式不同;配位键是一种特殊的共价键。2
11、.已知配合物的品种超过数百万,是一个庞大的化合物家族。它们的共同特点是什么?提示:是由提供孤电子对的给予体与接受孤电子对的中心原子(接受体)以配位键结合而形成的化合物。,3.在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的?该化学键如何表示?提示:在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子,铜离子接受水分子的孤电子对形成的,该离子可表示为。,4.把CuSO4、CuCl22H2O、CuBr2、NaCl、K2SO4、KBr溶于水后,观察现象并思考:哪些现象能够说明溶液的颜色是水合铜离子的颜色?提示:前三种物质的溶液呈蓝色,而后三种物质的水溶液均为无色,这说
12、明溶液的蓝色是铜盐特有的,而硫酸铜呈白色,这说明溶液的蓝色不是由铜离子引起的,而是由铜离子和水生成的新物质引起的。,5.实验室配制银氨溶液时,向AgNO3溶液中滴加氨水,先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,为什么?提示:因为氨水呈弱碱性,滴入AgNO3溶液中,会形成AgOH白色沉淀,当氨水过量时,NH3分子与Ag+形成Ag(NH3)2+配离子,配离子很稳定,会使AgOH逐渐溶解,反应过程如下Ag+NH3H2O=AgOH+,AgOH+2NH3=Ag(NH3)2+OH-,【归纳总结】配位键对分子构型的影响配位键的形成对分子构型的影响:若分子中含有孤电子对,则容易与含有空轨道的原子或离子形成配位键,随着
13、配位键的形成,相应的分子空间构型也发生变化。,(1)由于中心原子(ABn型分子)上的孤电子对也占据原子周围的空间,并参与相互排斥,这就使得价层电子对(包括键电子对和孤电子对)的空间构型与分子(原子的空间排布)的空间构型不同,但是判断分子的空间构型必须根据价层电子对的空间构型,如在H2O分子中有两个键和2对孤电子对,由于排斥作用使这四对价层电子对呈四面体形排布,因此水分子中两个H与O的空间结构为“V”形,即水分子的空间结构为“V”形。,(2)当孤电子对形成配位键时,价层电子对的空间构型没变化,但由于原子数增多,故分子(或离子)的结构也相应的变化。如H3O+中由于多一个H+,使H3O+的空间构型呈
14、三角锥形而与H2O的构型不同。,过关小练即时应用1.下列各种说法中错误的是()A.形成配位键的条件是一方有空轨道,一方有孤电子对B.配位键是一种特殊的共价键C.配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子D.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子,【解题指南】解答本题时要注意以下两点:(1)配位键的性质;(2)配位键的形成条件。【解析】选D。配位键是一方提供孤电子对,一方提供空轨道形成的一种特殊共价键,配体可以是分子,也可以是阴离子。,2.向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液,下列对此现象说法正确的是()A.反应后溶液中不存在任何沉
15、淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子Cu(NH3)42+C.向反应后的溶液中加入乙醇,溶液将不会发生变化,因为Cu(NH3)42+不会与乙醇发生反应D.在Cu(NH3)42+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道,【解析】选B。CuSO4溶液中加入过量氨水发生的变化:CuSO4+2NH3H2O=Cu(OH)2+(NH4)2SO4;Cu(OH)2+2NH3H2O+(NH4)2SO4=Cu(NH3)4SO4+4H2O,反应的总离子方程式为Cu2+4NH3H2O=Cu(NH3)42+4H2O,故A错,B对;由于硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度,故加
16、入乙醇会产生沉淀,C错;在Cu(NH3)42+中,Cu2+提供空轨道,NH3给出孤电子对,D错。,【互动探究】(1)若改变题干中的试剂滴加顺序,将会观察到什么现象?提示:改变条件即向氨水中滴加硫酸铜溶液,则出现蓝色沉淀,并立即溶解,最终形成深蓝色溶液。(2)画出B项中配合物中的配位键。提示:,【补偿训练】1.过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=。CO与N2结构相似,CO分子内键与键个数之比为。【解析】由题意知:中心原子Ni的价电子数为10,而每个CO提供电子数为2,故n=4;CO与N2分子中都存在三键,故键与键个数比为12。答案:412,2.配合物
17、在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是()A.CuSO4溶液呈天蓝色是因为含有Cu(H2O)42+B.魔术表演中常用一种含硫氰化铁配离子的溶液来代替血液C.Ag(NH3)2+是化学镀银的有效成分D.除去硝酸银溶液中的Cu2+,可向其中逐滴加入氨水,【解析】选D。CuSO4溶液呈天蓝色是因为生成了铜的水合离子Cu(H2O)42+,故A正确;硫氰化铁配离子的溶液呈红色,所以魔术表演中常用一种含硫氰化铁配离子的溶液来代替血液,故B正确;葡萄糖能与银氨溶液中的Ag(NH3)2+反应生成单质银,所以Ag(NH3)2+是化学镀银的有效成分,故C正确;Cu2+与过量的氨水反应生成可溶性Cu(NH3)4(OH)2,不能除去硝酸银溶液中的Cu2+,故D错误。,
