第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力,第2節(jié) 共價鍵與分子的空間構(gòu)型,第1課時,第1課時 典型分子的空間構(gòu)型,一、甲烷分子的空間構(gòu)型,通過分析甲烷分子的正四面體構(gòu)型的形成過程，小組討論下列問題，并請小組代表發(fā)表看法。 1、通過觀察示意圖描述碳原子雜化的過程，以及雜化 前后軌道能量的大小比較。 2、雜化后軌道的空間構(gòu)型為什么是正四面體？ 3、通過觀察示意圖描述各個鍵的形成過程及鍵的類型。,【合作探究一】,碳原子雜化過程,軌道排布式：,問1、通過觀察此示意圖，描述碳原子的雜化過程以及雜化前后軌道能量的大小比較。,p軌道稍大于s軌道，但是在同一能級組中，能量接近,雜化軌道的能量處于s與p軌道之間，4個軌道能量相等,雜化前后軌道的比較,雜化及雜化軌道：在外界化學(xué)環(huán)境影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過程就叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。,1個s + 3個p,sp3,4個sp3雜化軌道,1090 28,正四面體,無,總結(jié)一：sp3雜化的要點(diǎn),問2、通過觀察示意圖，描述甲烷中共價鍵的形成過程,1個s + 3個p,sp3,4個sp3雜化軌道,1090 28,正四面體,無,4個s-sp3 鍵,四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的 s-sp3的鍵。,總結(jié)一：sp3雜化的要點(diǎn),1個s + 3個p,sp3,4個sp3雜化軌道,1090 28,正四面體,無,總結(jié)一：sp3雜化的要點(diǎn),問3、四個雜化軌道為什么采取四面體構(gòu)型，即4個軌道的伸展方向分別指向正四面體的4個頂點(diǎn)？而不是形成平面四邊形等構(gòu)型呢？通過觀察示意圖回答。,4個s-sp3 鍵,3、雜化后軌道的空間構(gòu)型為什么是正四面體，夾角是109.50？,一、甲烷分子的空間構(gòu)型與雜化軌道理論,【問題探究一】,sp3雜化軌道的空間取向示意圖,1個s + 3個p,sp3,4個sp3雜化軌道,1090 28,正四面體,無,為了使四個雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，體系最穩(wěn)定，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點(diǎn)，軌道間夾角為1090 28 。,總結(jié)一：sp3雜化的要點(diǎn),4個s-sp3 鍵,sp3,4,正四面體,1s+3p,sp2,3,平面三角形,1s+2p,sp1,2,直線型,1s+1p,二、乙烯、乙炔分子的空間構(gòu)型,【合作探究二】,通過分析乙烯、乙炔分子的形成過程，小組討論下列問題，并請小組代表發(fā)表看法。 1、兩分子的結(jié)構(gòu)式、空間構(gòu)型，并標(biāo)出鍵角。 2、通過觀察示意圖描述碳原子的雜化過程。 3、通過觀察示意圖描述各個鍵的形成過程及鍵的類型。,SP2雜化過程,SP1雜化過程,問1、觀察示意圖，描述碳原子的雜化過程,問2:乙烯分子中碳原子的雜化,描述各個軌道空間位置關(guān)系.,乙烯中的在軌道雜化時，有一個軌道未參與雜化，只是的s與兩個p軌道發(fā)生雜化，形成三個相同的sp2雜化軌道，三個sp2雜化軌道分別指向平面三角形的三個頂點(diǎn)，雜化軌道間夾角為120°。未雜化p軌道垂直于sp2雜化軌道所在的平面。,問2:乙炔分子中碳原子的雜化,描述各軌道空間位置關(guān)系,乙炔中的在軌道雜化時,有兩個軌道未參與雜化,只是的s與個p軌道發(fā)生雜化,形成個相同的sp雜化軌道,個sp雜化軌道夾角為10°.未雜化個p軌道彼此垂直于sp1雜化軌道.,1個s + 1個p,1個s + 2個p,2個sp雜化軌道,3個sp2雜化軌道,1800,1200,直 線,正三角形,2個p軌道,1個p軌道,總結(jié)二：總結(jié)sp1、 sp2雜化要點(diǎn),問3：乙烯分子中各個鍵的形成過程及鍵的類型。,兩個碳原子的sp2雜化軌道沿各自對稱軸形成sp2-sp2 鍵，另兩個sp2雜化軌道分別與兩個氫原子的1s軌道重疊形成兩個sp2-s鍵，兩個pz軌道分別從側(cè)面相互重疊，形成P-P鍵，形成乙烯分子。,注意：在形成共價鍵時，優(yōu)先形成“頭碰頭”式的 鍵，在此基礎(chǔ)上才能形成“肩并肩”式的鍵。,1個s + 1個p,1個s + 2個p,2個sp雜化軌道,3個sp2雜化軌道,1800,1200,直 線,正三角形,2個p軌道,1個p軌道,5個鍵 1個-鍵,總結(jié)二：總結(jié)sp1、 sp2雜化要點(diǎn),問3：乙炔分子中各個鍵的形成過程及鍵的類型。,兩個碳原子的sp雜化軌道沿各自對稱軸形成sp-sp 鍵，另2個sp雜化軌道與2個氫原子的1s軌道重疊形成2個sp-s鍵，兩個p軌道分別從側(cè)面相互重疊，形成個P-P鍵，形成乙炔分子。,1個s + 1個p,1個s + 2個p,2個sp雜化軌道,3個sp2雜化軌道,1800,1200,直 線,正三角形,2個p軌道,1個p軌道,3個鍵 個-鍵,4個s-sp2鍵 1個sp2-sp2鍵 1個-鍵,總結(jié)二：總結(jié)sp1、 sp2雜化要點(diǎn),2個s-sp鍵 1個sp1-sp1鍵 個-鍵,4個s-sp2鍵 1個sp2-sp2鍵 1個-鍵,sp型雜化總結(jié)：,問4：雜化類型與雜化軌道的數(shù)量之間的關(guān)系。 問5：雜化軌道的數(shù)量與軌道構(gòu)型及夾角的關(guān)系。 問6：雜化類型與軌道構(gòu)型及夾角的關(guān)系。,2個s-sp鍵 1個sp1-sp1鍵 個-鍵,4個s-sp2鍵 1個sp2-sp2鍵 1個-鍵,sp型雜化總結(jié)：,結(jié)論一：雜化類型與雜化軌道空間構(gòu)型及夾角相互對應(yīng)。,通過上述結(jié)論我們知道：“原子的雜化類型與雜化軌道空間構(gòu)型及夾角相對應(yīng)”。 事實(shí)驗(yàn)證：氨氣中氮原子采用sp3雜化，但是氨氣的分子構(gòu)型是三角錐形，鍵角為107.30，我們的結(jié)論與事實(shí)有矛盾，這是為什么？通過小組討論分析氨分子的形成過程解決學(xué)案中的3個問題。,【問題解決一：NH3分子的形成過程及空間構(gòu)型】,問1：氮原子的雜化過程及各個雜化軌道中電子的數(shù)目。,氮原子的2s和3個2p軌道采取sp3方式雜化，形成四個sp3軌道，但是有3個sp3軌道有1個電子，可以參與成鍵，剩余1個sp3軌道有2個電子，即有一對孤對電子，該軌道不參與成鍵。,問3：鍵角為107.30而非109.50的原因。,價層中的成鍵電子對與孤對電子都要占有雜化軌道，且相互排斥，其中孤對電子對其他電子的排斥能力較強(qiáng)，故偏離109.50，而成為107.30。,3個H原子分別以3個s軌道與C原子上的3個含有單電子的sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了3個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3的鍵，同時剩余一個sp3軌道，其中含有一對孤對電子，形成一個四面體構(gòu)型的分子。,問2：各個鍵的形成過程,結(jié)論二：雜化軌道空間構(gòu)型與“分子構(gòu)型”有 區(qū)別，但“夾角”與“鍵角”相近，由此，我們可用鍵角初步判斷雜化類型。,