杂化轨道理论、配合物理论.ppt

,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,:,杂化类型,sp,sp,2,sp,3,参与杂化的原子轨道及数目,_,_,_,杂化轨道的数目,_,_,_,杂化轨道的夹角,_,_,_,杂化轨道的空间构型,_,_,_,杂化轨道示意图,1,个,ns,和,1,个,np,1,个,ns,和,2,个,np,1,个,ns,和,3,个,np,2,3,4,180,120,109,28,直线形,平面三角形,正四面体形,杂化类型,sp,sp,2,sp,3,实例,BeCl,2,BF,3,CH,4,分子结构示意图,分子构型,_,_,_,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,CH,4,的中心原子的杂化类型。,提示,:,在形成,CH,4,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,sp,3,杂化轨道。四个,sp,3,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,C,H,键是等同的。可表示为,4.,用杂化轨道理论探究,NH,3,呈三角锥形的原因。,提示,:NH,3,分子中的氮原子价电子排布图为,1,个,2s,轨道,与,3,个,2p,轨道杂化后,形成,4,个,sp,3,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。,sp,3,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,NH,3,分子为三角锥形。,5.CO,2,和,SO,2,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,:,CO,2,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,;,SO,2,分子中的中心原子硫原子采用的是,sp,2,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,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,CH,4,、,NH,3,、,H,2,O,的中心原子均为,sp,3,杂化,但键角却分别为,109,28,、,107,、,105,?,提示,:,因为,CH,4,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,109,28,NH,3,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,H,2,O,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,+,中心原子结合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。,例如,:,代表物,杂化轨道数,杂化轨道类型,CO,2,0+2=2,sp,CH,2,O,0+3=3,sp,2,CH,4,0+4=4,sp,3,SO,2,1+2=3,sp,2,NH,3,1+3=4,sp,3,H,2,O,2+2=4,sp,3,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.CHCl,3,是正四面体形,B.H,2,O,分子中氧原子为,sp,2,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,CHCl,3,是四面体形,B,项,H,2,O,分子中氧原子为,sp,3,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,C,H,键与,C,H,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,sp,2,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,C,H,键电子对的排斥作用较强,所以甲醛分子中,C,H,键与,C,H,键的夹角小于,120,。,答案,:(1)sp,2,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,C,H,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正四面体形,则分子的中心原子发生,sp,3,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,sp,2,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,109,28,则分子的中心原子发生,sp,3,杂化,;,若杂化轨道之间的夹角为,120,则分子的中心原子发生,sp,2,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.sp,2,杂化轨道形成,键,未杂化的,2p,轨道形成,键,B.sp,2,杂化轨道形成,键,未杂化的,2p,轨道形成,键,C.C,H,之间是,sp,2,杂化轨道形成,键,C,C,之间是未杂化的,2p,轨道形成,键,D.C,C,之间是,sp,2,杂化轨道形成,键,C,H,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,sp,2,杂化轨道,其中两个,sp,2,杂化轨道分别与两个氢原子的,1s,轨道,“,头碰头,”,重叠形成,C,H,键,另,1,个,sp,2,杂化轨道形成,C,C,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。,实验操作,实验现象,有关离子方程式,滴加氨水后,试管中,首先出现,_,氨水过量后沉淀逐渐,_,滴加乙醇后析出,_,_,_,_,_,溶液颜色,_,Fe,3+,+3SCN,-,=,Fe(SCN),3,蓝色沉淀,溶解,深蓝色晶体,Cu,2+,+2NH,3,H,2,O=,Cu(OH),2,+2,、,Cu(OH),2,+4NH,3,=,Cu(NH,3,),4,2+,+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.,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,CuSO,4,、,CuCl,2,2H,2,O,、,CuBr,2,、,NaCl,、,K,2,SO,4,、,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,AgNO,3,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,AgNO,3,溶液中,会形成,AgOH,白色沉淀,当氨水过量时,NH,3,分子与,Ag,+,形成,Ag(NH,3,),2,+,配离子,配离子很稳定,会使,AgOH,逐渐溶解,反应过程如下,Ag,+,+NH,3,H,2,O=AgOH,+,AgOH+2NH,3,=Ag(NH,3,),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,(AB,n,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,H,2,O,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,H,3,O,+,中由于多一个,H,+,使,H,3,O,+,的空间构型呈三角锥形而与,H,2,O,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淀,所以反应前后,Cu,2+,的浓度不变,B.,沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子,Cu(NH,3,),4,2+,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(NH,3,),4,2+,不会与乙醇发生反应,D.,在,Cu(NH,3,),4,2+,中,Cu,2+,给出孤电子对,NH,3,提供空轨道,【解析,】,选,B,。,CuSO,4,溶液中加入过量氨水发生的变化,:CuSO,4,+2NH,3,H,2,O,=Cu(OH),2,+(NH,4,),2,SO,4,;Cu(OH),2,+2NH,3,H,2,O+(NH,4,),2,SO,4,=,Cu(NH,3,),4,SO,4,+4H,2,O,反应的总离子方程式为,Cu,2+,+4NH,3,H,2,O,=Cu(NH,3,),4,2+,+4H,2,O,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,故加入乙醇会产生沉淀,C,错,;,在,Cu(NH,3,),4,2+,中,Cu,2+,提供空轨道,NH,3,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,N,2,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,N,2,分子中都存在三键,故,键与,键个数比为,1,2,。,答案,:4,1,2,2.,配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是,(,),A.CuSO,4,溶液呈天蓝色是因为含有,Cu(H,2,O),4,2+,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(NH,3,),2,+,是化学镀银的有效成分,D.,除去硝酸银溶液中的,Cu,2+,可向其中逐滴加入氨水,【解析,】,选,D,。,CuSO,4,溶液呈天蓝色是因为生成了铜的水合离子,Cu(H,2,O),4,2+,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(NH,3,),2,+,反应生成单质银,所以,Ag(NH,3,),2,+,是化学镀银的有效成分,故,C,正确,;Cu,2+,与过量的氨水反应生成可溶性,Cu(NH,3,),4,(OH),2,不能除去硝酸银溶液中的,Cu,2+,故,D,错误。,