Гибридизация электронных орбиталей и геометрия молекул

« Гибридизация атомных орбиталей и геометрия молекул.»

Марагаева Зинаида Сергеевна

учитель Слободской ср. школы

им. Г.Н. Пономарёва

Нуждин Сергей Александрович

учитель Слободской ср. школы

Им. Г.Н. Пономарёва.

При составлении презентации использованы материалы лекций

доцента кафедры химии ВГПУ Ширикова Николая Александровича.

Теория гибридизация разработана

Лайнусом Полингом (США)

SP 2

SP

SP 3

Гибридизация

SP 3 d

SP 3 d 3

SP 3 d 2

Основные положения теории гибридизации.

• Тип гибридизации определяется числом образованных атомом σ -связей + свободные неподелённые электронные пары или неспаренные е.
• Геометрия молекулы или иона определяется типом гибридизации центрального атома с учётом его координационного числа.
• Координационное число (к.ч.) определяется числом σ -связей , которые образует центральный атом с другими атомами.

SP 3 - гибридизация.

SP 3

к.ч.=4

NH 4 + , РОС l 3

С( алмаз)

тетраэдр

к.ч.=3

NH 3 ,H 3 O +

тригональная

пирамида

H 2 O, OF 2

к.ч.=2

или

V -образная

угловая

тетраэдр

Н F

к.ч=1

линейная

SP 2- гибридизация.

SP 2

SO 3 ,С(графит),

BF 3

к.ч.=3

РО CI

SO 2

к.ч.=2

плоскостной

треугольник

SO 4 2- для Ок

к.ч.=1

SP -гибридизация.

π

π

СО 2 ; С 2 Н 2

С(карбин)

SP

к.ч. =2

О = С = О

σ

σ

¨

π

π

линейная

О = С

СО

к.ч.=1

σ

¨

SP 3 d- гибридизация.

тригональная

бипирамида

SP 3 d

к.ч.=5

SOF 4 , PCI 5

к.ч.=4

SF 4 , ХеО 2 F 2

Дисфеноид

«качели»

к.ч. =3

С IF 3

тригональная

бипирамида

Т-образная

к.ч.=2

I С l 2 – , XeF 2

линейная

SP 3 d 2 - гибридизация.

SP 3 d 2

.

SF 6

к.ч.=6

октаэдр

.

к.ч.=5

.

[Sb С l 5 ] 2 – ,

IF 5

.

октаэдр

тетрагональная

пирамида

.

.

XeF 4 , ICI 4 -

к.ч.=4

плоский квадрат

SP 3 d 3 - гибридизация.

SP 3 d 3

к.ч.=7

IF 7

пентагональная

бипирамида

пентагональная

бипирамида

ХеF 6

к.ч.= 6

Искаженный октаэдр

Правила предсказания геометрического строения молекул по Гиллеспи

Правило 1. Электронные пары стремятся свести отталкивание между ними к минимуму. Идеальными геометрическими формами частиц будут: при КЧ = 2 - линейная, КЧ = 3 - треугольная, КЧ   = 4 - тетраэдрическая, КЧ = 5 - тригонально-бипирамидная, КЧ = 6 - октаэдрическая.

Правило 2. Наибольшее отталкивание проявляется между неподеленными парами электронов, наименьшее - между общими парами. При наличии неподеленных пар углы между связями оказываются меньшими, чем предсказанные по правилу 1. Неподеленные пары занимают наибольшее пространство, например экваториальную позицию в тригональной бипирамиде; если все позиции эквивалентны, то две неподеленные пары будут находится в транс-положениях друг к другу.

Правило 3. Двойные связи занимают больший объем пространства, чем одинарные связи.

Правило 4. Электронные пары, общие с концевыми атомами, занимают меньший объем в случае атомов электроотрицательных элементов, чем электроположительных.

Модель отталкивания электронных пар была принята химиками-неорганиками, хотя теоретическая база этой модели не получила одобрения исследователей, занимающихся квантово-механическими расчетами.

Сформулировано еще одно правило, позволившее включить в рассмотрение и углы, наблюдающиеся в фосфинах, арсинах, сероводороде и т.п .

Правило 5. Если центральный атом относится к элементам третьего или последующих периодов, а концевыми атомами являются атомы кислорода или галогенов, приведенные выше правила применимы. Если же концевые атомы принадлежат менее электроотрицательным элементам, чем галогены, неподеленная пара будет занимать несвязывающую s-орбиталь, связывание осуществляется через чистые p-орбитали и валентные углы составляют приблизительно 90 о .

Так, в фосфине и сероводороде угол между связями равен 93,3 и 92 о соответственно (xн меньше, чем у галогенов), тогда как в Cl-S-S-Cl и PI 3 валентные углы равны 104 и 102 о соответствено.

Алгоритм для определения гибридизации и геометрии.

SO 2 F 2

1.Пишем графическую формулу,

анализируем связи.

2.Определяем сколько валентных

электронов расходуется на

образование связей.

3.Тип гибридизации определяем по

числу σ -связей + неподелённые пары.

4.Координационное число (к.ч.)

определяем по количеству σ -связей.

5.Определяем геометрию молекул, ионов.

F

σ

σ

σ

О = S = О

π

π

σ

F

6е → 4 σ и 2 π , неподелённых

пар е нет

4 σ→ SP 3

4 σ→ к.ч.( S)=4

к.ч.=4; SP 3 - гибридизация

о

тетраэдр

s

o

F

F

Обобщающая таблица по теме «Гибридизация электронных орбиталей»

Тип гибридизации

Координация

sp

sр 2

линейная

Число  ‑ связей

Число НП

2

плоскостная

s р 3

0

Тип молекул, ионов

3

тетраэдрическая

2

АХ 2

0

Геометрическая конфигурация

АХ 3

4

1

Примеры

линейная

AX 2 E

0

sр 3 d

3

плоскостное строение

С(карбин), СО 2 , С 2 Н 2 , СОS, ВеСl 2 (г), HCN , C 2 H ­ 2 , NO + 2 , NCS - , N 2 O .

тригонально – бипирамидальная

АХ 4

2

1

C(графит), ВСl 3 (г), АlСl 3 (г), NO 3 – , СО 3 2 – , С 2 Н 4 , SO 3 , диеновые углеводороды, бензол, атом углерода в карбоксильной и карбонильной группах

угловая

АХ 3 Е

2

5

NOCl, SO 2 , POCl, NOF, O 3 , NO 2 - , N 2 F 2 , H 2 N 2 O 2 , HNO 2 , SiCl 2 .

тетраэдр

0

АХ 2 Е 2

С ( алмаз ), алканы , циклоалканы , Si С l 4 , (Si О 2 ) n , N Н 4 + , SO 4 2 – , SO 2 С l 2 , CF 4 , [Zn(OH) 4 ] 2- , [BeF 4 ] 2- , PO 4 3- , ClO 4 - , POCl 3 , Al 2 Cl 6 , [AlCl 4 ] -

тригональная пирамида

4

АХ 5

3

N Н 3 , SO 3 2 – , РС l 3 , SO С l 2 , [H 3 O] + , ClO 3 - , [SnCl 3 ] - , ClO 3 , ClO 2 F, PF 3 .

угловая

1

sр 3 d 2

(d 2 sр 3 )

АХ 4 Е

тригональная бипирамида

2

октаэдрическая

Н 2 О, SСl 2 , ОF 2 , ХеО 2 , СlО 2 – , [ ClF 2 ] + , ClO 2 .

2

6

РС l 5 , А sF 5 , SOF 4 , ClF 3 O 2 , [SnCl 5 ] - .

3

АХ 3 Е 2

искажённный тетраэдр, качели, дисфеноид

0

sр 3 d 3

5

АХ 2 Е 3

Т – образная

SF 4 , TеСl 4 , ХеО 2 F 2 , [ ClF 4 ] + , ClF 3 O , [ AsCl 4 ] - , [ ClF 2 O 2 ] - , [ Sn ( OH ) 4 ] 2- [ Pb ( OH ) 4 ] 2-

4

АХ 6

пентагонально – бипирамидальная

1

линейная

СlF 3 , BrF 3

АХ 5 Е

2

7

Хе F 2 , [ I С l 2 ] – , [ I 3 – ], [ ClF 2 ] -

октаэдр

6

0

АХ 4 Е 2

SF 6 , XeO 2 F 4 , [AlF 6 ] 3- , [SiF 6 ] 2- , [SbF 6 ] - , [PF 6 ] -

квадратная пирамида

АХ 7

1

квадрат

В rF 5 , IF 5 , [Sb С l 5 ] 2 – , ClF 5 , [SF 5 ] - , [ClF 4 O] -

АХ 6 Е

ХеF 4 , [ IСl 4 ] – , [ClF 4 ] - , I 2 Cl 6

пентагональная бипирамида

IF 7

искаженный октаэдр

ХеF 6

Спасибо за внимание.