1、第二课时杂化轨道理论与配合物简介1了解杂化轨道理论，利用杂化轨道理论判断分子的空间结构。2了解配位键及形成条件，了解配位化合物及其应用。从金矿中提取金，传统的方法是氰化提金法。氰化提金法的原理是用稀的氰化钠溶液处理粉碎了的金矿石，通入空气，使金矿中的金粒溶解，生成能溶于水的物质NaAu(CN)2，金粒溶解的化学方程式为4Au8NaCNO22H2O=4NaAu(CN)24NaOH，然后再用锌把金从溶液中置换出来，该反应的化学方程式为Zn2NaAu(CN)2=2AuNa2Zn(CN)4。NaAu(CN)2和Na2Zn(CN)4属于哪类化合物？含有哪些化学键？金矿石提示：配位化合物。离子键、共价键和
2、配位键。一、杂化轨道理论简介1杂化轨道(1)碳原子的电子排布式为1s22s22p2，当2s的一个电子被激发到2p空轨道后，电子排布式为1s22s12p3。(2)在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。(3)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。(4)原子轨道的杂化改变了原子轨道的形状、方向。原子轨道的杂化使原子的成键能力增强。(5)杂化轨道为使电子相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角。键角与分子的形状(
3、空间结构)密切联系。2杂化轨道类型和空间结构(1)sp杂化直线形；sp型杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道组合而成的，每个sp杂化轨道含有p和s的成分，轨道间的夹角为180。(2)sp2杂化平面三角形：sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，杂化轨道间的夹角都是120，呈平面三角形。如BF3分子。(3)sp3杂化四面体形：sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道组合而成的，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为10928。二、配合物理论简介1配位键(1)概念：化学键由一个原子单方面提供而与另一个原子形成的共价键，即“电子对给
4、予接受键”，是一类特殊的共价键。如在四水合铜离子中，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。(2)表示：配位键可以用AB来表示，其中A是给出孤电子对的原子，叫做给予体；B是接受电子对的原子，叫做接受体。如Cu(NH3)42：22配位化合物(1)概念：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。如Cu(H2O)42中Cu2称为中心离子，H2O称为配体，4称为配位数。(2)配合物的形成举例：实验操作实验现象有关离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝
5、色晶体Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NHCu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OHCu(NH3)42SOH2OCu(NH3)4SO4H2O溶液颜色：血红色一、杂化轨道与分子的立体结构1杂化轨道(1)杂化是指在形成分子时，由于原子间的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。(2)杂化的过程：激发杂化轨道重叠。(3)杂化轨道的数目等于参与杂化的原子轨道的总数。由于价层原子轨道的种类和数目不同，可以组成不同类型的杂化轨道。常见的有ns和np轨道形成的杂化轨道。(4)杂化轨道理论要点：原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道；参与杂化
6、的原子轨道数等于形成的杂化轨道数；杂化改变了原子轨道的形状、方向，杂化使原子的成键能力增强。2分子的立体结构与杂化类型的关系(1)当杂化轨道全部用于形成键时：杂化类型spsp2sp3轨道组成一个ns和一个np一个ns和两个np一个ns和三个np轨道夹角18012010928杂化轨道示意图实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子的立体结构直线形平面三角形正四面体形(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时：由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的立体结构与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体形，而呈V形，氨分子中氮原子的sp3杂化轨
7、道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体形，而呈三角锥形。二、配合物及对物质性质的影响1配位键共用电子对由成键原子单方面提供所形成的共价键称为配位键。(1)配位键是一种特殊类型的共价键，但其性质、结构与共价键完全相同。(2)形成配位键的条件是：中心原子有空轨道，配体必须存在孤电子对。2配位化合物金属离子或原子与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合而形成的化合物称为配位化合物。配位化合物的组成如下：一般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6、8。3配合物的形成对性质的影响(1)溶解性的影响。如：AgClAg(NH3)2，由不溶于水的沉淀，转变为易溶于水的物质。如教材实验22：CuSO4(aq
8、)蓝色沉淀深蓝色透明溶液深蓝色晶体Cu(NH3)4SO4H2O有关离子方程式：Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NHCu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH(2)颜色的改变。当简单离子形成配离子时其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，我们根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3与SCN在溶液中可生成配位数为16的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是血红色的。(3)稳定性增强。配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2与CO分子形成的配位键比Fe2与O2
9、分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。知识点1 杂化轨道类型判断【例题1】判断下列分子中中心原子的杂化类型。(1)NI3；(2)CH3Cl；(3)CO2；(4)SO2。解析：由价电子对数判断：(1)n4，sp3杂化；(2)n4，sp3杂化；(3)n2，sp杂化；(4)n3，sp2杂化。答案：(1)sp3杂化(2)sp3杂化(3)sp杂化(4)sp2杂化点拨：中心原子的杂化轨道数等于价层电子对数。注意：当配原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；阳离子时取“”；阴离子时取“”。知识点2 利用杂化轨道理论解
10、释分子的立体结构【例题2】(1)BF3是平面三角形，但NF3却是三角锥形，试用杂化轨道理论加以说明。(2)在BF3、BeF2中B、Be原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形成什么类型的杂化轨道？解析：解题关键是根据价层电子对互斥模型确定立体结构，再用杂化轨道理论来解释。答案：(1)BF3中硼原子以sp2杂化轨道与三个氟原子的各一个2p轨道重叠形成三个sp2p的键。由于三个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120，所以BF3为平面三角形结构。而NF3分子中氮原子采用sp3杂化，有一对孤电子对占据一个杂化轨道，3个sp3杂化轨道与氟原子的2p轨道形成三个共价键，由于孤电子对占据四面体的一角，使NF
11、3分子形状成为三角锥形。(2)硼原子参与杂化的原子轨道是一个2s和两个2p，形成三个sp2杂化轨道。Be原子参与杂化的原子轨道是一个2s和一个2p，形成两个sp杂化轨道。点拨：杂化类型的分析要借助于价层电子对互斥模型，利用价层电子对数等于杂化轨道数，确定杂化轨道数，再来确定需要杂化的轨道，最后根据孤电子对情况确定分子的立体结构。知识点3 配合物理论【例题3】下列过程与配合物的形成无关的是()。A除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液B向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C向Fe3溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色D向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失解析：对于A项，除去铁粉中的Si
12、O2，是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成Ag(NH3)2；对于C项，Fe3与KSCN反应生成配离子，颜色发生改变；对于D项，CuSO4与氨水反应先生成Cu(OH)2沉淀，再生成Cu(NH3)42。答案：A点拨：形成配合物后，物质的性质会发生一定的变化，主要有三个方面的影响：(1)一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，易溶解；(2)当简单离子形成配合物时颜色可能发生改变，利用此性质可检验离子的存在；(3)形成配合物后，稳定性增强。1以下关于杂化轨道的说法中，错误的是()。AA族元素成键时不可能有杂化轨道B杂化轨道既可
13、能形成键，也可能形成键C孤电子对有可能参加杂化Ds轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现解析：A族元素如果是碱金属，易失电子，如果是H，一个电子在1s能级上不可能杂化。杂化轨道只能形成键，不可能形成键。p 能级只有3个轨道，不可能有sp4杂化。答案：B2以下对SO2与CO2说法正确的是()。A都是直线形结构B中心原子都采取sp杂化轨道CS和C上都没有孤电子对DSO2为V形结构，CO2为直线形结构解析：SO2中硫原子采取sp2杂化，但一个杂化轨道被孤电子对占据，所以呈V形，CO2中碳原子采取sp杂化，是直线形。答案：D3下列各组离子中因有配离子生成而不能大量共存的是()。AK、Na、Cl、N
14、OBMg2、Ca2、SO、OHCFe2、Fe3、H、NODBa2、Fe3、Cl、SCN解析：A项中各离子能大量共存；B项中离子因发生复分解反应而不能大量共存；C项中是由于发生氧化还原反应而不能大量共存；D项中Fe3 与SCN形成配离子。答案：D4向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，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Cu2的浓度不变B沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子Cu(NH3)42C向反应后的溶液加入乙醇，溶液将会没有任何变化，因为Cu(NH3)42不会与乙醇发生反应D在Cu(NH3)42中，Cu
15、2给出孤对电子，NH3提供空轨道解析：由于CuSO4首先生成难溶物，后又溶解，说明Cu(OH)2发生反应生成了新物质，分析表明应为Cu(NH3)42，因此A错、B对；乙醇不与有关物质作用，但加入乙醇后会析出深蓝色晶体Cu(NH3)4SO4H2O，故C错；Cu(NH3)42形成过程中，NH3分子有孤对电子，是配体，Cu2有空轨道，D错。答案：B5Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知两种配合物的化学式分别为Co(NH3)5BrSO4 和Co(SO4)(NH3)5Br, 若在第一种配合物的溶液中加入BaCl2 溶液时，现象是_；若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是_，若加入AgNO3溶液时，现象是_。解析：由配合物的化学式知，Co(NH3)5BrSO4中Br不是游离的，而SO是游离的，Co(SO4)(NH3)5Br中SO不是游离的，而Br是游离的。答案：产生白色沉淀无明显现象产生淡黄色沉淀