2.2.4 大π键的认识和书写 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 分子的空间结构 第二章 分子结构与性质 第三课时 等电子原理和大𝞹键 等电子原理及应用 1.等电子原理 原子总数相同、价电子总数也相等的分子(或离子)具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理。 2.等电子体 (1)概念 满足等电子原理的分子(或离子)称为等电子体。 (2)性质 互为等电子体的物质具有相似的化学键类型和空间结构，物理性质相近，但其化学性质差别较大。 例如CO和N2互为等电子体，其性质（物理性质）对比如下： 分子 熔点/℃ 沸点/℃ 水溶性（室温） 分子解离能/（KJ/mol） 分子的价电子总数 CO -205 -191.5 难溶于水 1075 10 N2 -210 -196 难溶于水 946 10 3.常见等电子体 等电子体类型 微粒 立体构型 2原子10价电子 CO、N2、C22- 直线形 3原子16价电子 CO2、CS2、N2O、BeCl2、NO2+、SCN－、N3- 直线形 3原子18价电子 SO2、O3、NO2- V形 4原子24价电子 NO3-、CO32-、BF3、SO3 平面三角形 5原子8价电子 CH4、NH4+ 正四面体形 5原子32价电子 SiF4、CCl4、SO42-、SiO44-、PO43- 正四面体形 4原子26价电子 SO32-、PO33-、ClO3- 三角锥形 (2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料 (3)利用等电子原理针对某性质找等电子体 3.等电子原理应用 (1)判断一些简单分子或离子的空间结构 如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构。白锡(𝝱-Sn)与锑化铟互为等电子体，它们在低温下都可转变为超导体。 如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。 变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 2 3 4.确定等电子体的方法 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换， 即可得到相应的等电子体 横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子 CO2与CS2、O3与SO2 N2与CO O3与NO2-、CH4与NH4+ CO与CN－ 大π键的认识和书写 杂化轨道理论： sp3 sp3杂化 s p p s sp2 sp2杂化 p sp sp杂化 p ① ② ③ 杂化轨道只用于 ①形成σ键 ②或容纳未参与成键的孤电子对（遵循能量最低原理，泡利原理、洪特规则） 未参与杂化的p轨道可用于形成π键 离域大π键的形成条件 概述： 原子轨道垂直于键轴以“肩并肩”方式重叠形成的化学键称为π键， 因为杂化轨道不能形成π键，所以只有未杂化的p轨道才能形成π键。 定义： 3个及以上原子构成的离子团或分子中，原子有彼此平行的未参与杂化的p轨道电子，连贯重叠在一起构成π型化学键，又称为离域大π键或共轭大π键。 条件： 原子在同一平面。中心原子采取sp杂化或sp2杂化 表示： m：指参与形成大π键的原子数(H除外) n： 指参与形成大π键的电子数 确定大π键的电子数 m≤n＜2m（有的容纳2个电子，有的容纳1个电子，有的是无电子的空轨道） 1、苯分子中的p-p大π键 苯中碳原子采取sp2杂化，每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。所以我们认为所有6个平行p轨道总共6个电子在一起形成了弥散在整个苯环的6个碳原子上下形成了一个p-p离域大π键，符号 C: sp2杂化 p轨道 sp2 sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键(单电子)， 未参与杂化的一个p轨道用于形成π键 C:4-3=1 ↑ ↑ ↓ ↑ 无机分子中的大π键 02 2、O3分子里的大π键 O3分子的中心O原子采取sp2杂化，只有1个p轨道未杂化。1个sp2杂化轨道容纳孤电子对、另两个sp2杂化轨道和2个端位O原子形成两个σ键，所以中心O原子未杂化的p轨道上2个电子和两个配位O原子上p轨道中各1各电子，共有4个电子，形成离域 ①中心O的杂化：sp2 ②形成大π键的p轨道电子数 中心O:6-4=2 成键原子O:1x2=2 ↑ ↑ ↑↓ p轨道 sp2 sp2杂化轨道有两个杂化轨道用于形成σ键(单电子)，1个sp2杂化轨道容纳孤电子对 ↑↓ 成键原子O: 中心原子O: sp2杂化 等电子体SO2、 NO2-、 O3 ①中心B的杂化：sp2 ②形成大π键的p轨道电子数 中心B:3-3=0 配位原子F:3x2=2 外界：0 π46 B: sp2杂化 p轨道 sp2杂化轨道 sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键（单电子） 中心N: