高二化学分子的空间构型7页

第一单元 分子构型与物质的性质
第一课时 分子的空间构型
【学习目标】w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
1.理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；
2.学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；
3.掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；
4.了解等电子原理及其应用。
【学习重点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简易方法、等电子原理
【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论
【学习方法】讲解法、归纳法
【教学过程】
〖你知道吗〗
1.O 原子与 H 原子结合形成的分子为什么是 H2O，而不是 H3O 或 H4O？
2.C 原子与 H 原子结合形成的分子为什么是 CH4，而不是 CH2？CH4分子为什么具有正四面体
结构？
3.为什么 H2O 分子是“V”型.键角是 104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？
一、杂化轨道理论（1931 年，美国化学家鲍林 L.Pauling 提出）
1. CH4 —— sp3杂化
轨道排布式：
电子云示意图：
（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；
（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向
重叠，形成 σ 键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的
共价键稳定，所以 C 原子与 H 原子结合成稳定的 CH4，而不是 CH2。
（3）杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个 sp3 杂化轨道占有 个 s 轨道、 个 p 轨

道；w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
（4）杂化轨道总数等参与杂化的原子轨道数目之和，如 个 s 轨道和 个 p 轨道杂化成
个 sp3杂化轨道
（5）正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采取 sp3杂化轨道形式形成化学键，如 CCl4、
NH4+等，原子晶体金刚石、晶体硅、SiO2等中 C 和 Si 也采取 sp3杂化形式，轨道间夹角
为 。
2. BF3 —— sp2杂化型
用轨道排布式表示 B 原子采取 sp2杂化轨道成键的形成过程：
电子云示意图：
（1）每个 sp2杂化轨道占有 个 s 轨道、 个 p 轨道；
（2）sp2杂化轨道呈 型，轨道间夹角为 ；
（3）中心原子通过 sp2杂化轨道成键的分子有 、 等。
〖思考、讨论〗
根据现代价键理论即“电子配对理论”，Be 原子外围电子排布式为 2s2，电子已配对不能形成共
价键，但气态 BeCl2分子却能稳定存在，为什么？
3. 气态 BeCl2—— sp 杂化型
用轨道排布式表示 Be 原子采取 sp 杂化轨道成键的形成过程：
电子云示意图：

（1）每个 sp 杂化轨道占有 个 s 轨道、 个 p 轨道；
（2）sp 杂化轨道呈 型，轨道间夹角为 ；
（3）中心原子通过 sp 杂化轨道成键的分子有 、 等。
〖思考〗为何不能形成气态 BeCl4分子？

【例题选讲】
例 1. 根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
例 2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
小结：请填写下表
表 1 杂化轨道类型与杂化轨道空间构型
杂化类型 轨道成分 轨道空间构型 轨道间夹角 相关实例
sp
sp2
sp3
*dsp3 或
sp3d
------ 三角双锥 90°、120° PCl5
*d2sp3 或
sp3d2
------ 八面体 90°、180° SF6
〖思考、讨论〗NH3、H2O 分子中键角分另为 107°18′、104.5°，与 109°28′相差不大，由此可
推测，N、O 原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于 109°28′，可能说
明了什么问题？

二、价层电子对互斥理论（1941 年西奇威克、吉来斯比等提出）
1. 价电子对：包括孤对电子对和成键电子对，一般孤对电子对离核较近。
2. 价电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空间构
型受到影响，一般，分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力。
相邻电子对间斥力大小顺序：
孤对电子对 孤对电子对>孤对电子对 成键电子对>成键电子对 成键电子对
*叁键 叁键>...