Геометрия молекул. Гибридизация атомных орбиталей.
план-конспект урока по химии

.

Тема. Геометрия молекул. Гибридизация атомных орбиталей.

      Цель: обобщить и углубить знания учащихся о типах гибридизации атомных орбиталей и влиянии гибридизации на форму молекул; сформировать умение по химической формуле вещества определять вид гибридизации и форму молекулы, изображать строение молекулы с помощью электронных облаков.

     Оборудование: таблицы «электронное строение метана, этилена, ацетилена»; магнитные  изображения или модели молекул, гибридных и атомных облаков (аппликация); таблица распределения электронов по уровням и подуровням.

Ход урока.

1. Орг. момент.-5 мин.

На столах лежат альбомные листы с готовыми изображенными ячейками и алгоритм.

Ознакомление с целью урока.

Запись темы урока в тетрадь.

      II.        П роверка домашнего задания.-5 мин.

        1) У доски 3 человека – изобразить sp3-,sp2-,sp-гибридное состояние атомов углерода;

        2) В это время  остальные учащиеся работают в группах. Выполняют задание:

- записать электронные и электронно-графические формулы атомов О, АL, Ѕ ( II, IV,VI ), N, Si, F, СL, В, Вe.

       После окончания работы прикрепить на доску.

       Электронно-графические формулы понадобятся в ходе урока.

      III.        Объяснение нового материала.-10 мин 

1. Вводная часть (в форме беседы).

          -Что такое орбиталь?(Та область атомного пространства, где пребывание электрона наиболее вероятно).

          -Какие формы орбитали вам известны?(s, p, d, f ).

          -В курсе органической химии вы изучали понятие «гибридизация».Что оно означает?

(Гибридизация –это процесс выравнивания атомных орбиталей по форме и энергии).

      Мы уже встречались со случаями гибридизации в органической химии.

2. Расскажите о этих случаях.(Заслушиваются ответы учащихся у доски с использованием магнитных моделей).
3. Не только атом углерода может подвергаться гибридизации. Если в атоме более 1 валентного электрона, то для образования атомом равноценных связей электронные облака будут подвергаться гибридизации.
4.  Особенно легко вступают в гибридизацию электронные облака элементов 2-го периода (N, O, C), это связано с маленьким радиусом атомов и сильным отталкиванием между электронными облаками.(Запись в тетрадь)
5.  Причины гибридизации (запись в тетрадь):

1. необходимость образования равноценных связей с другими атомами;
2. максимальное удаление атомов друг от друга в пространстве.

Если в молекуле нет кратных связей, то тип гибридизации определяется валентностью центрального атома и числом орбиталей, на которых у него есть электроны.

Если в молекуле есть π-связь, то на каждую π-связь остаётся негибридным одно р-облако. Так, например, в молекуле ацетона две π-связи, углерод будет находиться в sp-гибридизации.

      При изображении строения молекул с помощью облаков пользуются следующим алгоритмом (на столах).

Алгоритм изображения строения молекул с помощью облаков.

1.По молекулярной формуле определяется валентность элементов.

2.Строение молекулы изображается структурной формулой.

3.Изображается электронно-графическая формула центрального атома молекулы, число неспаренных электронов равно валентности.

4.По числу занятых электронами орбиталей определяется вид гибридизации центрального атома. Если атом образует π-связи, то на каждую π-связь из гибридизации убирают 1 р-облако.

5.Изображаются гибридные облака, если их 2, то  ,  

                                                                                                 линия  

3-                                                                         4-

                       ,                            ,  

                плоский треугольник                                         тетраэдр

5-                                                                        6-                                            

     ,                                   .

       бипирамида                                                          октаэдр                      

6.По тому же плану изображаются остальные атомы молекулы.

7.Негибридные р-облака изображают перпендикулярно линии, связывающей центры атомов.

       6 . Рассмотрим примеры (работа учащихся у доски с использованием ответа построения электронно-графических формул атомов, которые выполняли в начале урока)-15 мин

 Пример: ALH3  

            III  I

1. ALH3
2. H─AL─H                                              

                  │

                  H

      3. Центральный атом –AL+13)2)8)3   1s22s22p63s23p1

        3              

                  s             p                                       s             p        

       4. Так как π-связей в молекуле нет, то все занятые электронные орбитали гибридизуются, это s- и 2 p-орбитали, sp2 –гибридизация.

        5.                          AL      

         6. У атома водорода один s-электрон, поэтому гибридизации нет: Н-            

         7. р-облаков нет.

                                    Н        ALH3              

               Н  Н      

Пример: СО2.

      IV II                                                                          π     π

   1. СО2                                                                 2. О ═ С ═ О

                                                                                 σ      σ

   3. С+6)2)4    1s22s22p2                                                                                                                                                                                                                                                          

С*  

                s                 р

   4. У атома углерода 2 π-связи, значит, 2 р-облака в гибридизацию не вступят, sр-гибридизация.

   5.                С

   6. О+8)2)6  1s22s22p4  

            s                 р

У каждого атома кислорода 1 π-связь, значит, 1 р-облако в гибридизацию не вступит, sp2 –гибридизация.                 О

    7.

            линейная молекула.

                     IV II

       Пример: ЅО2.

         Ѕ+16)2)8)6    1s22s22p63s23p4

        Ѕ*

                    s                р                         d

У серы 4 неспаренных электрона, т.к. её валентность IV.

Структурная формула  О ═ Ѕ ═ О, у серы 2 π-связи, из гибридизации убираем 2 облака: d и р, остаётся sp2 –гибридизация, форма молекулы уголковая, т.к. в ней всего 3 атома       Ѕ       .

                                                                                                                                             //     \\

                                                                                                                                           О        О

                     VI II

       Пример: ЅО3.

У серы 6 неспаренных электрона, т.к. её валентность VI:                                                                                                                                                      

        Ѕ**

                    s                р                         d                                                                             О

 У серы 3 π-связи из гибридизации убираем 3 облака: d,d,р. Остаётся                          ║

  sp2 –гибридизация, форма- плоский треугольник.                                                          Ѕ      

                                                                                                                                             //    \\

                                                                                                                                           О       О

Примеры(при отсутствии времени- на дом):

-BeCI2    

CI-Be-CI

Валентность бериллия II, значит, его электроны распределены так

            2                  
                        s             p

электронами занято две орбитали s и p-гибридизация sp, форма молекул линейная, угол связи 1800 : . (см. рис. 15, с. 63 в учебнике).

                          1800    

-BF3, валентность В-III,его 3 электрона распределены на s и двух p орбиталях, значит, гибридизация sp2, форма молекулы- плоский треугольник, угол связи 1200:

 (см. рис. 14, с. 62 ).                              

                                                                                                                       В

-NH3, валентность N-III, его 5 электронов внешнего уровня занимают 4 орбитали, значит, гибридизация sp3, но только 3 орбитали примут участие в   образовании  химической связи. Тетраэдр без одной вершины превращается в пирамиду. Поэтому у аммиака пирамидальная форма молекулы, угол связи искажается (107030’) (см. рис. 12, с. 61).

-Аналогичные рассуждения о строении молекул воды приводят нас к тому, что кислород находится в sp3-гибридизации, форма молекулы- уголковая, угол связи 104027’(см. рис. 11, с.59).

      Атом кислорода на внешнем уровне имеет 6 электронов: О+8)2)6  1s22s22p4  

         2                        

                   s              p

при sp3-гибридизации 2 облака содержат по 2 электрона и не могут участвовать в образовании связи, а 2 облака имеют неспаренные электроны и образуют связь с атомами водорода.

      Атом кислорода имеет тетраэдрическую форму, молекула воды- уголковую.

IV.  Закрепление.-5 мин

Итак, на форму молекул влияют:

1. тип гибридизации атомных орбиталей;
2. число атомов в молекуле.

Самостоятельная работа по вариантам.(на следующем уроке)

Задание. Определить вид гибридизации и изобразить форму молекулы с помощью облаков.

В.1 ВF2.

В.2 ВеСL2.

      V.Домашнее задание: §7, упр.1-4 (3,4-письменно),оставшиеся примеры.