杂化轨道理论要点_精品文档.ppt
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分子结构分子结构1化学键:
化学键:
分子或晶体中相邻原子之间的强烈分子或晶体中相邻原子之间的强烈相互作用力。
相互作用力。
化学键分类:
化学键分类:
离子键、共价键离子键、共价键(配位键配位键)、金属键。
金属键。
分子分子:
保持物质化学性质的最小微粒,保持物质化学性质的最小微粒,参加化学反应的基本单元参加化学反应的基本单元原子为什么能聚集在一起形成分子或晶体原子为什么能聚集在一起形成分子或晶体?
H2O,NaCl,Fe,C(金刚石)金刚石)21离子键离子键6.1.1离子键的形成离子键的形成离子键:
离子键:
靠靠正、负离子之间的静电引力所形成的正、负离子之间的静电引力所形成的化学键。
化学键。
离子型化合物离子型化合物:
由离子键所形成的化合物,如:
由离子键所形成的化合物,如NaCl、CaO、KCl、Na2SO4等等31.2离子键的特点离子键的特点离子键的本质是静电引力;离子键的本质是静电引力;离子键没有饱和性和方向性;离子键没有饱和性和方向性;离子型化合物常以晶体形式存在,没有独立的分子离子型化合物常以晶体形式存在,没有独立的分子。
1.3形成离子键的条件形成离子键的条件两种原子间电负性相差较大,一般要相差两种原子间电负性相差较大,一般要相差1.7以上以上。
41.4离子的特征离子的特征1.1.离子的离子的电荷荷主族元素生成的离子:
主族元素生成的离子:
稀有气体结构稀有气体结构(p轨道全充满轨道全充满)过渡元素渡元素:
它它们生成的离子的生成的离子的d轨道一般都处轨道一般都处于半充满状态。
于半充满状态。
Fe3+:
3d644ss223d5,Mn2+:
3d544ss223d552.离子的电子层结构(离子的电子层结构(主要指离子的外层电子构型)主要指离子的外层电子构型)简单的负离子简单的负离子:
8电子结构电子结构(如如;F,Cl,O2等等)简单正离子简单正离子:
有多种构型,如下所列:
有多种构型,如下所列:
2电子构型:
电子构型:
Li+、Be2+(s区区)8电子构型:
电子构型:
Na+、Mg2+、Al3+(s、p区区)18电子构型:
电子构型:
Zn2+、Hg2+、Ga3+、Cu+(ds区区、p区区)18+2电子构型:
电子构型:
Pb2+、Sn2+(p区区)917电子构型:
电子构型:
Fe2+、Cr3+、Cu2+(d区区)63.离子的半径离子的半径d=r+r-r-r+正、负离子间静电吸引力正、负离子间静电吸引力和排斥力达平衡时,正、负离和排斥力达平衡时,正、负离子间保持着一定的平衡距离为子间保持着一定的平衡距离为正、负离子半径之和(核间距)正、负离子半径之和(核间距)d=r+r-离子的特征影响化合物的性质7电负性相差不大的非金属元素之间是如何形成化学键的?
电负性相差不大的非金属元素之间是如何形成化学键的?
同种元素之间为什么能形成化学键?
同种元素之间为什么能形成化学键?
四种共价键理论:
四种共价键理论:
价键理论价键理论、杂化轨道理论杂化轨道理论、分子轨道理论分子轨道理论、价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论。
82共价键共价键2.1价键理论价键理论(电子配对理论、电子配对理论、VB理论)理论)1.共价键的形成共价键的形成共价键:
靠共用电子对形成的化学键共价键:
靠共用电子对形成的化学键9102.价键理论基本要点价键理论基本要点
(1)两原子中自旋方向相反的未成对电子可以相互两原子中自旋方向相反的未成对电子可以相互
(2)配对形成共价键。
配对形成共价键。
(2)发生相互重叠的两个原子轨道的正、负号要相同发生相互重叠的两个原子轨道的正、负号要相同对称性匹配原则。
对称性匹配原则。
(3)相互重叠的两个原子轨道要尽可能沿着能发生最相互重叠的两个原子轨道要尽可能沿着能发生最大重叠的方向进行重叠大重叠的方向进行重叠最大重叠原则。
最大重叠原则。
113.共价键的特征共价键的特征A:
饱和性饱和性H(1s1)Cl(3s23p5)HClN(2s22px12py12pz1)NN几个未成对电子只能和几个自旋方向相反的几个未成对电子只能和几个自旋方向相反的单电子配对成键。
单电子配对成键。
H2NH312两个电子配对,就是两个原子轨道发生重叠。
重叠的两个电子配对,就是两个原子轨道发生重叠。
重叠的结果是电子云密度在两核之间增大。
结果是电子云密度在两核之间增大。
B:
方向性方向性13HCl1s3px重叠越大,形成的键越牢固重叠越大,形成的键越牢固共价键具有方向性共价键具有方向性。
H21s1s14H1sF2p2p2pFFF2H2HF电子云重叠示意图154.共价键的类型共价键的类型a:
键键两原子轨道两原子轨道沿键轴方向沿键轴方向进行进行同号重叠同号重叠所形成的键。
所形成的键。
根据轨道重叠的方向方式及重叠部分的对称性划分为不同的类型头对头16sspxspxpx轨道重叠轨道重叠电子云分布电子云分布17电子云分布电子云分布b:
键键两原子轨道沿键轴方向两原子轨道沿键轴方向在键轴两侧平行同号重叠在键轴两侧平行同号重叠所形成的键所形成的键肩并肩zpzpzxpypyx轨道重叠轨道重叠18键类型键类型键键键键原子轨道重叠方式原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向相对重叠沿沿键轴方向平行重叠键轴方向平行重叠原子轨道重叠部位原子轨道重叠部位两原子核之间,两原子核之间,在键轴处在键轴处键轴上方和下方,键轴上方和下方,键轴处为零键轴处为零原子轨道重叠程度原子轨道重叠程度大大小小键的强度键的强度较大较大较小较小化学活泼性化学活泼性不活泼不活泼活泼活泼键键和和键键的特征比较的特征比较两原子间若只形成一个共价键,一定是两原子间若只形成一个共价键,一定是键;键;两原子间若形成多个共价键,其中一个是两原子间若形成多个共价键,其中一个是键,其余为键,其余为键。
键。
如如NN22、CHCH22CHCH22、CHCHCHCH;19例例:
H21s11s1s1个个键键Cl23s23p53px3px1个个键键HCl1s3px1个个键键N22s22p32px2px1个个键键2py2py1个个键键2pz2pz1个个键键三个共价键三个共价键NN22分子中的分子中的33个共价键为什么不全是个共价键为什么不全是键呢?
键呢?
20配位键配位键:
由一个原子提供空轨道,另一个原子提:
由一个原子提供空轨道,另一个原子提供孤对电子所形成的化学键。
供孤对电子所形成的化学键。
用箭头用箭头“”表示。
表示。
C原子:
原子:
2s22px12py12pz0O原子:
原子:
2s22px12py12pz25.配位键配位键如:
如:
CO21配位键与共价键的区别与联系:
配位键与共价键的区别与联系:
两者的形成过程不同,但两者的形成过程不同,但配位键一旦形成,其结果与共价键没有区别。
是一种特殊的配位键一旦形成,其结果与共价键没有区别。
是一种特殊的共价键。
共价键。
配位键广泛存在于配位化合物及一些无机含氧酸根中:
配位键广泛存在于配位化合物及一些无机含氧酸根中:
配位键形成条件:
配位键形成条件:
一方有空轨道,另一方有孤对电子。
一方有空轨道,另一方有孤对电子。
222.2杂化轨道理论杂化轨道理论形成分子时,同一原子中的若干不同类型、能量相近的形成分子时,同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来,从新分配能量和调整空间方向组成数目原子轨道混合起来,从新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道,相同、能量相等的新的原子轨道,这种混合平均化的过程称为原子轨道的这种混合平均化的过程称为原子轨道的“杂化杂化”1.杂化轨道概念杂化轨道概念杂化轨道杂化轨道:
杂化后所形成的若干新原子轨道。
:
杂化后所形成的若干新原子轨道。
sp型杂化型杂化:
同一原子的同一原子的1个个s轨道与轨道与p轨道进行的杂化。
轨道进行的杂化。
有:
有:
spsp2sp3232.杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点
(1)发生轨道杂化的原子一定是发生轨道杂化的原子一定是中心原子中心原子;
(2)参加杂化的各原子轨道参加杂化的各原子轨道能量要相近能量要相近(同一能级组或(同一能级组或相近能级组的轨道);相近能级组的轨道);(3)杂化前后原子轨道数目不变:
参加杂化的轨道数目杂化前后原子轨道数目不变:
参加杂化的轨道数目等于等于形成的杂化轨道数目;但杂化轨道在成键时更形成的杂化轨道数目;但杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠有利于轨道间的重叠;(4)杂化轨道在杂化轨道在空间构型空间构型上都具有一定的上都具有一定的对称性对称性(以减小化学键之间的排斥力)。
(以减小化学键之间的排斥力)。
24180实验测得实验测得:
两个共价键,直线形分子(键角两个共价键,直线形分子(键角180)ClBeCl
(1)BeCl2分子的形成分子的形成Be原子:
原子:
1s22s2没有单个电子,没有单个电子,ClClBe25一个一个s和一个和一个p轨道杂化轨道杂化26+sp轨道杂化过程示意图轨道杂化过程示意图每个每个sp杂化轨道的形状为杂化轨道的形状为一头大,一头小,一头大,一头小,含有含有1/2s轨道和轨道和1/2p轨道的成分轨道的成分两个轨道间的夹角为两个轨道间的夹角为180,呈,呈直线型直线型27BeCl2分子结构分子结构ClClsppxpx规律规律:
第:
第A族、族、B族元素与第族元素与第A族元素所形成的族元素所形成的MX2型共价化合物,中心原子采取型共价化合物,中心原子采取sp杂化。
如杂化。
如BeBr2、HgCl2。
ClBeCl28
(2)sp2杂化杂化BF3分子的形成分子的形成每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大,一头小,杂化轨道的形状也为一头大,一头小,含有含有1/3s轨道和轨道和2/3p轨道的成分轨道的成分每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为120,呈呈平面三角形平面三角形sp2杂化杂化:
1个个s轨道与轨道与2个个p轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成3个个sp2杂化轨道。
杂化轨道。
2930BF3分子的形成:
分子的形成:
实验测得,三个共价键,平面三角形分子(键角实验测得,三个共价键,平面三角形分子(键角120)。
B原子:
原子:
1s22s22p1120FFFB规律规律:
第:
第A族元素与第族元素与第A族元素所形成的族元素所形成的MX3型型共价化合物,中心原子采取共价化合物,中心原子采取sp2杂化。
如杂化。
如BBr3。
31(3)sp3杂化杂化CH4分子的形成分子的形成sp3杂化杂化:
1个个s轨道与轨道与3个个p轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成4个个sp3杂化轨道。
杂化轨道。
每个每个sp3杂化轨道的形状也为一头大,一头小,杂化轨道的形状也为一头大,一头小,含有含有1/4s轨道和轨道和3/4p轨道的成分轨道的成分每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为109.5,空间构型为空间构型为正四面体型正四面体型32spsp33杂化轨道杂化轨道33实验测得,四个共价键,正四面体形分子(键角实验测得,四个共价键,正四面体形分子(键角10928)CH4分子的形成:
分子的形成:
34规律规律:
第:
第A族元素与第族元素与第A族、族、A族元素所形成的族元素所形成的MX4型共价化合物,中心原子采取型共价化合物,中心原子采取sp3杂化。
如杂化。
如CCl4、SiF4、CHCl3。
C原子:
原子:
1s22s22p2只有只有2个单电子个单电子35363.等性杂化与不等性杂化等性杂化与不等性杂化等性杂化:
参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合等性杂化:
参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。
杂化轨道杂化轨道每个轨道的成分每个轨道的成分轨道间夹角轨道间夹角(键角键角)sp1/2s,1/2p180sp21/3s,2/3p120sp31/4s,3/4p10928(p)p90随随p轨轨道成分道成分的增大,的增大,夹角向夹角向90靠拢。
靠拢。
不等性杂化:
参与杂化的各原子轨道进行成分上的不等性杂化:
参
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