загрузка...


ПОУРОЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ПО ХИМИИ 11 класс

Тема II. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Урок 13. Урок-лекция по теме «Гибридизация атомных орбиталей. Геометрия молекул»

Цели урока: обобщить и систематизировать знания о типах гибридизации атомных орбиталей в органических соединениях; научить применять данные знания для объяснения гибридизации в неорганических соединениях, закрепить знания зависимости геометрии молекул частицы от типа гибридизации.

Оборудование: таблицы «Строение атома углерода», «Строение метана, этана, этина», кодотранспоранты.

Основные понятия: гибридизация, типы гибридизации, геометрия молекул, частиц; алгоритмы определения типа гибридизации и геометрии частиц молекул.

Ход урока

I. Организационный момент

Учитель сообщает учащимся результат предыдущей самостоятельной работы, анализирует допущенные в заданиях ошибки, объясняет правильность их выполнения. Затем идет плавный переход к новой теме.

II. Изучение нового материала

Мы изучили основные виды химической связи, типы кристаллических решеток. Поставим перед собой такую задачу, каким же образом в молекулах многих соединений полярная ковалентная связь, а сама молекула неполярна. Например СO2, дипольный момент равен 0, а связи в пространстве расположены под углом 180 °, почему в молекуле воды дипольный момент — 6,1 · 10-30 и связи расположены в пространстве под определенным углом — 104,5 °; в молекуле СН4 — метан, ковалентная полярная связь, а сама молекула неполярна.

Оказывается, одна из причин — это гибридизация атомных орбиталей и образование валентного угла при определенном типе гибридизации.

Понятие «гибридизация» мы ввели в курсе «Органическая химия» в 10 классе при изучении валентных состояний атома углерода.

Что такое гибридизация? Выравнивание электронной плотности атомных орбиталей по энергии и по форме. АО становятся одинаковыми, вследствие чего образуются равноценные связи с другими атомами и достигается их максимальное удаление друг от друга в пространстве. У атома углерода возможны три типа гибридизации: sp3-; sp2-; sp-. К гибридизации наибольшую склонность имеют элементы II периода. Для определения типа гибридизации воспользуемся алгоритмом (на кодотранспоранте).

Алгоритм определения типа гибридизации и геометрии молекулы или частицы

Последовательные действия определения типа гибридизации

Пример

1) Определение С.О. элементов в соединении. С.О. элемента соответствует количеству неспаренных электронов в центральном атоме

H2+1O-2

С.O(O) = -2 в атоме 0 два неспаренных электрона

2) Определение координационного числа центрального атома (сколько других атомов удерживает около себя). Координационное число соответствует количеству σ-связи

к.ч.(О) = 2

в молекуле 2σ-связи

O +8; 1s22s22p4

3) Построение графической формулы центрального атома

4) На этой модели отделяем столько орбиталей с неспаренными электронами, а также свободных атомных орбиталей, сколько σ-связей. Отдеделяем начиная с s-орбитали и определяем тип гибридизации

в гибридизации участвуют орбитали II энергетического уровня s- (пара спаренных электронов) и 3р- (одна пара спаренных электронов и два неспаренных)

5) На основании типа гибридизации располагаем все гибридные орбитали в пространстве симметрично относительно ядра атома:

при sp3-гибридизации (4 гибридные орбитали 109°28’)

при sp2-гибридизации (три гибридные орбитали 120°)

при sp-гибридизации (дне гибридные орбитали 180°)

sp3-гибридизация 109°28';

4-гибридные орбитали

6) Определяем геометрию молекулы, частицы

sp3-гибридизация:

4σ-связи — тетраэдр;

3σ-связи — тригональная пирамида;

2σ-связи — угловая:

1σ-связь — линейная;

sp2-гибридизация:

3σ-связи — треугольная плоская;

2σ-связи — угловая;

1σ-связь — линейная:

sp-гибридизация:

σ-связь — линейная

На данной схеме четко выделяем столько направлений гибридных орбиталей, сколько a-связей, т. к. в молекуле 2σ-связи, выделяем две орбитали

угловая форма молекулы

Однако угол связи равен 104,5°, а не 109°28'. т.к, атом кислорода имеет две пары спаренных электронов на гибридных орбиталях, вследствие чего имеет повышенную электронную плотность, которая уменьшает угол гибридизации до 104,5°

Следует помнить, что σ-связь всегда имеет направление в пространстве, локализованная; л-связь не имеет направления в пространстве, ни локализованная связь. Итак, мы выяснили: как определить тип гибридизации и геометрию частицы или молекулы согласно алгоритма; в гибридизации участвуют орбитали s-, р- и d-орбитали.

III. Домашнее задание

§ 7 № 3 — определить геометрию и гибридизацию по алгоритму, № 4 — объяснить выводы на основе гибридизации и геометрии молекул; повторить § 6, подготовиться к уроку обобщающего повторения.

IV. Закрепление

Задание; определить тип гибридизации и геометрию молекул:

a) SiCl4; б) BF3; в) ВеСl2;

Составить в виде таблицы.

image49

image50 четыре неспаренных электрона в атоме

4σ-связи в молекуле

image51

В атоме только два неспаренных электрона, а необходимо четыре, в атоме происходит распаривание 2s-электронов

image52

В возбужденном состоянии — четыре неспаренных электрона, т. к. 4 σ-связи; отделяем четыре орбитали, sp3-гибридизация, угол 109°28'; четыре гибридные орбитали, т.к. 4σ-связи

image53

image54 три неспаренных электрона в атоме

image55 3σ-связи в молекуле

image56

Один неспаренный электрон, а необходимо три. В атоме бора происходит распаривание 2s электронов

image57

Бор в возбужденном состоянии — три неспаренных электрона, т. к. 3σ-связи: отделяем три орбитали. sp2-гибридизация; три гибридные орбитали, угол 120°

image58

image59 два неспаренных электрона в атоме

image60 2σ-связи в молекуле

image61

Нет неспаренных электронов, а необходимо два, идет распаривание 2s электронов

image62

В возбужденном состоянии в атоме бора два неспаренных электрона, отделяем две орбитали, т. к. 2σ- связи, образуются две гибридные орбитали, угол 180°

Геометрия молекул

image63

тетраэдрическая форма молекул

image64

Геометрия молекул

image65

плоский треугольник

image66

Геометрия молекул

image67

линейная

image68






загрузка...
загрузка...
загрузка...