高中化學(xué) 第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 2.2.2 雜化軌道理論與配合物理論簡介課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,一、雜化軌道理論簡介 1.雜化軌道理論是一種價鍵理論,是鮑林為了解釋分子的立體構(gòu)型提出的。軌道在混雜時,軌道的總數(shù)保持不變,得到的新軌道稱為雜化軌道,所得的雜化軌道完全相同。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,2.雜化的過程 雜化軌道理論認(rèn)為在形成分子時,通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。如碳原子的基態(tài)電子排布為1s22s22p2,其2s能級上的1個電子躍遷到2p能級上,則形成激發(fā)態(tài)1s22s12p3 ,此時2s與2p軌道的能量不相同,然后1個2s軌道與3個、2個或1個2p軌道混合而形成4個、3個或2個能量相等,成分相同,電子云形狀(原子軌道的電子云輪廓圖)完全相同的新的原子軌道,此過程即為雜化,形成的新的原子軌道分別稱為sp3、sp2、sp雜化軌道,每個雜化軌道中有1個未成對電子且自旋方向相同,再與其他原子中的電子發(fā)生電子云重疊而形成σ鍵,sp3雜化可表示如下:,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,3.雜化軌道的分類 對于非過渡元素,由于ns和np能級接近,往往采用s、p軌道雜化,而s、p軌道雜化又分為: (1)sp雜化:一個ns軌道和一個np軌道間的雜化。 (2)sp2雜化:一個ns軌道和兩個np軌道間的雜化。 (3)sp3雜化:一個ns軌道和三個np軌道間的雜化。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,答案:在乙烯分子中C原子由一個s軌道和兩個p軌道進(jìn)行雜化,組成三個等同的sp2雜化軌道,sp2雜化得到三個夾角為120的平面三角形雜化軌道。乙烯中的兩個碳原子各用一個sp2軌道重疊形成一個C—C σ鍵外,又各以兩個sp2軌道分別和兩個氫原子的1s軌道重疊,形成四個σ鍵,這樣形成的五個鍵在同一平面上,每個C原子還剩下一個p軌道,它們垂直于這五個σ鍵所在的平面,形成π鍵。在乙炔分子中碳原子由一個2s軌道和一個2p軌道雜化,組成兩個sp雜化軌道。兩個sp雜化軌道的夾角為180,在乙炔分子中,兩個碳原子各以一個sp雜化軌道互相重疊,形成一個C—C σ鍵,每一個碳原子又各以一個sp雜化軌道分別與一個氫原子形成σ鍵,此外每個碳原子還有兩個互相垂直的未雜化的p軌道,它們與另一個碳原子的兩個p軌道兩兩重疊形成兩個π鍵。,分析CH2 CH2和CH≡CH的中心原子的軌道雜化情況和成鍵情況。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、配合物理論簡介 1.配位鍵 (1)定義:配位鍵是共用電子對由一個原子單方面提供而與另一個原子形成的共價鍵,即“電子對給予—接受鍵”,是一類特殊的共價鍵。 如在四水合銅離子中,銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤電子對給予銅離子,銅離子接受水分子的孤電子對形成的。 (2)表示:配位鍵可以用A→B來表示,其中A是提供孤電子對的原子;B是接受孤電子對的原子。例如:,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,2.配位化合物 (1)定義:金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物,簡稱配合物。 (2)寫出生成下列配合物的反應(yīng)方程式: (3)配位鍵的強度有大有小,因而有的配合物很穩(wěn)定,有的很不穩(wěn)定。許多過渡金屬離子對多種配體具有很強的結(jié)合力,因而過渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多。,,,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,氣態(tài)氯化鋁(Al2Cl6)是具有配位鍵的化合物,分子中原子間的成鍵關(guān)系為 。請將圖中你認(rèn)為是配位鍵的斜線加上箭頭。 解析:配位鍵的箭頭指向提供空軌道的一方。氯原子最外層有7個電子,通過一對共用電子對就可以形成一個單鍵,另有三對孤電子對。所以氯化鋁(Al2Cl6)中氯原子同時與兩個鋁原子形成的共價鍵,有一個是配位鍵,氯原子提供孤電子對,鋁原子提供空軌道。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、常見的雜化類型,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.2s軌道與3p軌道能否形成雜化軌道? 答案:不能。只有能量相近的原子軌道才能形成雜化軌道。2s與3p不在同一能層,能量相差較大。 2.雜化軌道與共價鍵的類型的關(guān)系是怎樣的? 答案:雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對,不能形成π鍵;未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 根據(jù)價層電子對互斥理論及原子的軌道雜化理論判斷PCl3分子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化方式為( ) A.直線形 sp雜化 B.三角形 sp2雜化 C.三角錐形 sp2雜化 D.三角錐形 sp3雜化 解析:判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤電子對數(shù)以及與中心原子相連的原子個數(shù)。在PCl3分子中P原子上的孤電子對數(shù)為1,與其相連的原子數(shù)為3,所以根據(jù)價層電子對互斥理論可推知PCl3的立體構(gòu)型為三角錐形,根據(jù)軌道雜化理論可知中心原子的雜化方式為sp3雜化。 答案:D,一,二,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,在乙烯分子中有5個σ鍵、1個π鍵,它們分別是( )(導(dǎo)學(xué)號52700028) A.sp2雜化軌道形成σ鍵,未雜化的2p軌道形成π鍵 B.sp2雜化軌道形成π鍵,未雜化的2p軌道形成σ鍵 C.C、H之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵,C、C之間是未參與雜化的2p軌道形成的π鍵 D.C、C之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵,C、H之間是未參與雜化的2p軌道形成的π鍵 解析:乙烯中的C原子采取sp2雜化,有兩個雜化軌道分別與H原子形成σ鍵,另一個雜化軌道與另一個碳原子的雜化軌道形成σ鍵,兩個碳原子中沒有參與雜化的2p軌道形成π鍵。 答案:A,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、配位化合物的組成 配位化合物[Cu(NH3)4]SO4中Cu2+稱為中心離子;4個配位NH3分子叫配體,4稱為配位數(shù)。 1.中心離子:配合物的中心離子一般都是帶正電的陽離子,過渡金屬離子最常見。 2.配體:配體可以是陰離子,如X-(鹵素離子)、OH-、SCN-、CN-等;也可以是中性分子,如H2O、NH3、CO等。 3.配位原子:是指配位體中直接同中心離子配合的原子,如NH3中的N原子,H2O分子中的O原子。 4.配位數(shù):直接同中心離子(或原子)配位的原子的數(shù)目叫中心離子(或原子)的配位數(shù),如[Cu(NH3)4]2+的配位數(shù)為4。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 元素周期表中第四周期元素由于受3d電子的影響,性質(zhì)的遞變規(guī)律與短周期元素略有不同,第四周期中過渡元素中的鈦、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅等元素的明顯特征是能形成多種多樣的配合物。試根據(jù)所學(xué)知識解決以下問題: (導(dǎo)學(xué)號52700029) (1)已知A是有“生物金屬”之稱的金屬,A4+和氬原子的核外電子排布相同。則A的基態(tài)原子的外圍電子排布式為 。 (2)與A同周期的另一種元素鈷(Co)可形成分子式均為Co(NH3)5BrSO4的兩種配合物,其中一種化學(xué)式為[Co(NH3)5Br]SO4,往其溶液中加BaCl2溶液時,將產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象;往另一種配合物的溶液中加入BaCl2溶液時,無明顯現(xiàn)象,若加入AgNO3溶液時,產(chǎn)生淡黃色沉淀,則第二種配合物的化學(xué)式為 。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(3)Cu2+能與NH3、H2O、Cl-等形成配位數(shù)為4的配合物。 ①[Cu(NH3)4]2+具有對稱的立體構(gòu)型,[Cu(NH3)4]2+中的兩個NH3被兩個Cl-取代,能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物,則[Cu(NH3)4]2+的立體構(gòu)型為 。 ②往濃CuSO4溶液中加入過量較濃的氨水直到原先生成的沉淀恰好溶解為止,得到深藍(lán)色溶液。小心加入約和溶液等體積的C2H5OH并使之分成兩層,靜置。經(jīng)過一段時間后可觀察到在兩層“交界處”下部析出深藍(lán)色Cu(NH3)4SO4H2O晶體,最后晶體析出在容器的底部。請回答: a.為什么要加C2H5OH? 。 b.小心慢加和快速加C2H5OH(快加不易形成分層),請估計實驗現(xiàn)象有何不同? 。 c.如將深藍(lán)色溶液加熱,可能得到什么結(jié)果? 。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:(1)被稱為“生物金屬”的是金屬鈦,其原子序數(shù)為22,故核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。 (2)由題中的“加入BaCl2溶液時,將產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象”可知,第一種配合物在水溶液中能電離出 ,而第二種配合物中加入BaCl2溶液時,無現(xiàn)象,加入AgNO3溶液時,產(chǎn)生淡黃色沉淀,故第二種配合物在溶液中只電離出Br-,因此化學(xué)式為[Co(SO4)(NH3)5]Br。 (3)①如果[Cu(NH3)4]2+是正四面體形結(jié)構(gòu),則NH3被Cl-取代后,只會得到一種結(jié)構(gòu)(類似于CH2Cl2),如果得到兩種結(jié)構(gòu),則[Cu(NH3)4]2+只能是平面正方形結(jié)構(gòu)。②加入乙醇的目的是為了減小離子化合物Cu(NH3)4SO4H2O的溶解度;如果乙醇的加入速度過快,析出的晶體顆粒會很小,只有慢慢加入才能得到較大的晶體;將深藍(lán)色溶液加熱后,由于NH3的揮發(fā),將不再存在配合物,故生成藍(lán)色沉淀Cu(OH)2,同時生成(NH4)2SO4。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案:(1)3d24s2 (2)[Co(SO4)(NH3)5]Br (3)①平面正方形 ②a.加C2H5OH,減小“溶劑”(C2H5OH和H2O)的極性,降低離子化合物 Cu(NH3)4SO4H2O的溶解度 b.快速加C2H5OH會析出小晶體,而慢加乙醇會析出大晶體 c.生成Cu(OH)2沉淀,同時生成(NH4)2SO4,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,下列過程與配合物的形成無關(guān)的是( ) A.除去Fe粉中的SiO2可用強堿溶液 B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失 C.向FeCl3溶液中加入KSCN溶液 D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失 解析:SiO2可與強堿溶液發(fā)生反應(yīng),而Fe與強堿溶液不反應(yīng),可利用這點來用強堿溶液除去Fe粉中的SiO2,與配合物的形成無關(guān)。 答案:A,