雜化軌道理論分解

高中雜化軌道理論（圖解）、原子軌道角度分布圖PxPzPxPz二、共價鍵理論和分子結(jié)構(gòu)價鍵法（VB法）價鍵理論一：1、要點：⑴、共價鍵的形成條件：①、先決條件：原子具有未成對電子；②、配對電子參與成鍵的原子軌道要滿足對稱匹配、能量相近以及最大重疊的原則；③、兩原子具有成單的自旋相反的電子配對，服從保里不相容原理。⑵、共價鍵的本質(zhì)：是由于原子相互接近時軌道重疊，原子間通過共用自旋相反的電子使能量降低而成鍵。⑶、共價鍵的特征：①、飽和性，一個原子有幾個未成對電子（包括激發(fā)后形成的未成對電子），便和幾個自旋相反的電子配對成鍵；而未成對電子數(shù)是有限的，故形成化學(xué)鍵的數(shù)目是有限的。②、根據(jù)原子軌道最大重疊原理，原子軌道沿其角度分布最大值方向重疊，即共價鍵具有一定的方向性。⑷、共價鍵的類型：單鍵、雙鍵和叁鍵。、。鍵和丸鍵。i、。鍵：沿鍵軸方向重疊，呈圓柱形對稱，稱為。軌道，生成的鍵稱為。鍵。是希臘字母，相當(dāng)于英文的s，是對稱相當(dāng)于英文的s，。鍵形成的方式:ii、n鍵：兩個p軌道彼此平行地重疊起來，軌道的對稱面是通過鍵軸的平面，這個對稱面就叫節(jié)面，這樣的軌道稱為n軌道，生成的鍵稱為丸鍵（n相當(dāng)于英文的p，是平行parallel['p^r9lel]的第一個字母）。n鍵的形成過程:路易斯結(jié)椅式僚鍵姑枸式

。鍵和丸鍵的比較n鍵的形成過程:路易斯結(jié)椅式僚鍵姑枸式、、健、型項\目\。鍵（共價鍵中都存在。鍵）n鍵（只存在不飽和共價鍵中）重疊方式成建方）沿兩電子云（原子軌道）的鍵軸方向以“頭碰頭”的方式遵循原子軌道最大程度重疊原理進行重疊兩互相平行的電子云（原子軌道）以“肩并肩”的方式遵循原子軌道最大程度重疊原理進行重疊重疊程度重疊程度較大重疊程度較小電子形狀共價鍵電子云（重疊部分）呈軸對稱共價鍵電子云（重疊部分）呈鏡像對稱a牢固程度強度較大，鍵能大，較牢固，不易斷裂強度較小，鍵能較小，不很牢固，易斷裂化學(xué)活性不活潑，比丸鍵穩(wěn)定活潑，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)類型s-s、s-p、p-p、s-SP雜化軌道、s-SP2、雜化軌道、s-SP3雜化軌道、雜化軌道間,,3?^J"—p—pn鍵，、p—p大丸鍵虱電71T=■,■■KW1?是否能旋轉(zhuǎn)可繞鍵軸旋轉(zhuǎn)不可旋轉(zhuǎn)，存在的?共價單鍵是。鍵共價雙鍵有一個o鍵有一個n鍵；共價叁鍵有一個o鍵有兩個兀鍵?？蓡为毚嬖谌魏喂矁r鍵中不單獨存在，與。鍵共存概念含有未成對（單）電子的原子軌道沿兩電疊子云（原子軌道）的鍵軸方向以“頭碰頭”的方式遵循原子軌道最大程度重疊原理進行重所形成的具有沿鍵呈軸對稱特征的共價鍵含有未成對（單）電子的兩個互相平行的電子云（原子軌道）以“肩并肩”的方式遵循原子軌道最大程度重疊原理進行重疊所形成的具有鏡像對稱特征的共價鍵2、價鍵理論二：雜化軌道理論，價鍵理論簡明地闡明了共價鍵的形成過程和本質(zhì)，成功解釋了共價鍵的方向性和飽和性，但在解釋一些分子的空間結(jié)構(gòu)方面卻遇到了困難。例如ch4分子的形成，按照價鍵理論，C原子只有兩個未成對的電子，只能與兩個H原子形成兩個共價鍵，而且鍵角應(yīng)該大約為90°。但這與實驗事實不符，因為C與H可形成CH4分子，其空間構(gòu)型為正四面體，匕HCH=109°28‘。為了更好地解釋多原子分子的實際空間構(gòu)型和性質(zhì)，1931年鮑林和斯萊脫（Slate^T在電子配對理論的基礎(chǔ)上，提出了雜化軌道理論（hybridorbitaltheory），豐富和發(fā)展了現(xiàn)代價鍵理論。⑴、雜化軌道理論的基本要點原子在形成分子時，為了增強成鍵能力，同一原子中能量相近的不同類型（s、p、d…）的幾個原子軌道可以相互疊加進行重新組合，形成能量、形狀和方向與原軌道不同的新的原子軌道。這種原子軌道重新組合的過程稱為原子軌道的雜化，所形成的新的原子軌道稱為雜化軌道。注意：①、只有在形成分子的過程中，中心原子能量相近的原子軌道才能進行雜化，孤立的原子不可能發(fā)生雜化。②、只有能量相近的軌道才能互相雜化。常見的有：nsnpnd，（n-1）dnsnp；③、雜化前后，總能量不變。但雜化軌道在成鍵時更有利于軌道間的重疊，即雜化軌道的成鍵能力比未雜化的原子軌道的成鍵能力增強，形成的化學(xué)鍵的鍵能大。這是由于雜化后軌道的形狀發(fā)生了變化，電子云分布集中在某一方向上，成鍵時軌道重疊程度增大，成鍵能力增強。④、雜化所形成的雜化軌道的數(shù)目等于參加雜化的原子軌道的數(shù)目，亦即雜化前后，原子軌道的總數(shù)不變。⑤、雜化軌道的空間構(gòu)型取決于中心原子的雜化類型。不同類型的雜化，雜化軌道的空間取向不同，即一定數(shù)目和一定類型的原子軌道間雜化所得到的雜化軌道具有確定的空間幾何構(gòu)型，由此形成的共價鍵和共價分子相應(yīng)地具有確定的幾何構(gòu)型。什么叫雜化？同一原子的能量相近的原有的原子軌道“混雜”起來，重新組合形成新軌道的過,程，叫做雜化。,什么叫雜化軌道？新組合的原子軌道叫做雜化軌道。<為什么要雜化？雜化軌道形成的化學(xué)鍵的強度更大，體系的能量更低。-雜化的動力：受周圍原子的影響。為什么雜化后成鍵，體系的能量降低？雜化軌道在一個方向上更集中，便于軌道最大重疊。雜化軌道的構(gòu)型決定了分子的幾何構(gòu)型：雜化軌道有利于形成。鍵，但不能形成n鍵。由于x分子的空間幾何構(gòu)型是以。鍵為骨架，故雜化軌道的構(gòu)型就決定了其分子的幾何構(gòu)型?！倦s化的規(guī)律J雜化前后軌道數(shù)目不變，空間取向改變；雜化軌道能與周圍原子形成更強的。鍵，或安排孤對電子，而不會以空的雜化軌道存在。?雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變，成鍵能力增強，成鍵能力大小順序（s成分越多成鍵能力越強）Sp<Sp2<Sp3?軌道成分變了]?軌道的能量變了卜結(jié)果當(dāng)然是更有利于成鍵！?軌道的形狀變了⑵、雜化軌道的特點①、所組成的幾個雜化軌道具有相同的能量；②、形成的雜化軌道數(shù)目等于原有的原子軌道'、數(shù)目；③、雜化軌道的空間伸展方向一定（亦即，雜化軌道的方向不是任意的，雜化軌道之:〈間有一定的夾角）；④、雜化軌道的成分：每個雜化軌道的成分之和為1；每個參加雜化的原；〔子軌道，在所有雜化軌道中的成分之和為1（單位軌道的貢獻(xiàn)）。:雜化軌道理論?雜化軌道由原子軌道組合而成?用于組合的原子軌道是價層電子的軌道?鍵合電子的軌道?非鍵電子的軌道?但不包括n鍵的軌道雜化軌道類型spSp2Sp3參加雜化的原子軌道1個S和1個p1個s和2個p1個s和3個p雜化軌道數(shù)目2個sp雜化軌道3個Sp2雜化軌道4個sp3雜化軌道每個雜化軌道的成分1S，1p221S，-p331S，-p44雜化軌道間的夾角180°120°109°28’空間幾何構(gòu)型直線型平面三角形止四面體形實例BeCl2,HgCl2bf3CH4,SiF』中心原子Be，HgBC，Si⑶、最常見的雜化軌道類型簡介MX2mx3mx4sp雜化軌道：是1個ns軌道與1個np軌道雜化形成2個sp雜化軌道。BeCl2的成鍵過程，Be原子的雜化。兩個sp雜化軌道的夾角為180°，空間構(gòu)型：直線型。、SP2雜化軌道：是一個原子的1個nS軌道和2個nP軌道之間進行雜化，形成3個等價的SP2雜化軌道。3個SP2雜化軌道互成120°，sp2雜化形成平面正三角形分子。例如BC13的成鍵過程，B原子的雜化。、SP3雜化軌道：是一個原子的1個S軌道和3個P軌道之間進行雜化，形成4個等價的SP3雜化軌道。4個SP3雜化軌道互成109.5°，sp3雜化形成正四面體結(jié)構(gòu)分子。例如CH4的成鍵過程，C原子的雜化。t!2s2p激發(fā)tBe原子基態(tài)2p2p2s激發(fā)態(tài)激發(fā)2sB原子基態(tài)t!2p激發(fā)sp雜化|t|tsp雜化態(tài)tLt±J^pt!2s2p激發(fā)tBe原子基態(tài)2p2p2s激發(fā)態(tài)激發(fā)2sB原子基態(tài)t!2p激發(fā)sp雜化|t|tsp雜化態(tài)tLt±J^p2雜化ttfP2s激發(fā)態(tài)sp2雜化態(tài)2psp3雜化ttttsp3雜化態(tài)2sC原子基態(tài)2s激發(fā)態(tài)相關(guān)鏈接：BeCl2是共價化合物，在氣態(tài)為雙聚分子(BeCl2)2(在773?873K下)，溫度再高時，二聚體解離為單體BeCl2，在1273K完全離解。固態(tài)BeCl2具有無限長鏈結(jié)構(gòu)。在BeCl2(g)中Be為sp雜化，直線型。在雙聚體(BeCl2)2(g)中Be為SP2雜化。在固態(tài)BeCl2中Be為SP3雜化。o—

直線型：CO，BeCL,[Ag（NH）]+,HgCL,ZnCL,HC三CH（C原子sp雜化）；223222n言i,?,,i:Cl—Hg—EHg原子SP雜化'n4HgCl2直線型分子，兩個n壹平面三角形：BF3，SO3（g）,NO-3,CO2-3,H2C=CH2（C原子sp2雜化）；正四面體形：CH4,SO2-4,SiF4,NH4+,[Zn（NH3）4]2+；C1O4-,MnO-4,MnO2-4（Mn原子d3s雜化）；平面正方形：[Cu（NH3）4]2+,[Zn（CN）4]2-,[PdCl4]2-；⑷、等性雜化與s-p型不等性雜化、等性雜化：由不同類型的原子軌道“混合”起來，重新組合成一組完全等同的雜化軌道的過程稱為等性雜化，形成的軌道為等性雜化軌道。各個雜化軌道的形狀和能量完全相同。條件：當(dāng)成鍵原子中參與雜化的原子軌道上的電子數(shù)目等于雜化軌道數(shù)目，且與之成鍵的原子也完全相同，其雜化就是等性雜化。例如，CH4和CCl4…與中心原子鍵合的是同一種原子，分子呈高度對稱的正四面體構(gòu)型，其中的4個sp3雜化軌道自然沒有差別，這種雜化類型叫做等性雜化。CH4甲烷分子中的C原子，用1個2S軌道和2Px、2Py、2Pz軌道進行SP3雜化，SP3雜化軌道呈正四面體。成鍵的C原子以4個SP3雜化軌道分別與4個H原子的1S軌道形成4個C-H。鍵，形成正四面體結(jié)構(gòu)分子。o—、不等性雜化：由不同類型的原子軌道“混合”起來，重新組合成一組不完全等同的雜化軌道（形成的雜化軌道的能量不完全相等，所含的成分也不完全相同）的過程稱為不等性雜化，形成的軌道為不等性雜化軌道。參與雜化的原子軌道中存在孤對電子，則形成的雜化軌道的形狀和能量不完全相同。條件：i、當(dāng)成鍵原子中參與雜化的原子軌道上的電子數(shù)目等于雜化軌道數(shù)目，但是與之成鍵的原子不完全相同，其雜化就是不等性雜化。例如,CHCl3和CH2Cl2…（另一種看法是：等性雜化并不表示形成的共價鍵等同。例如，CHCl3為變形四面體，分子中三個C-Cl鍵與C-H鍵并不等同，但C采取的雜化方式仍是sp3等性雜化。）ii、當(dāng)成鍵原子中參與雜化的原子軌道上的電子數(shù)目多于雜化軌道數(shù)目，有的雜化軌道上必然會被孤對電子所占據(jù)，而被孤電子對占據(jù)的雜化軌道所含的s成分比單個電子占據(jù)的雜化軌道含的s成分略大，更靠近中心原子的原子核，對成鍵電子對具有一定的排斥作用，參與成鍵雜化軌道具有更多的p軌道特征，此時，雖然與之成鍵的原子完全相同，其雜化就是不等性雜化。例如，H2O中的O、NH3分子中的N和CH4分子中的C一樣，采取的是SP3雜化。但由于H2O、NH3分子中保留有孤對電子，四個雜化軌道中只有部分參與成鍵，為不等性雜化，因此分子的形狀是不對稱的。（CH4分子中的鍵角109°28，，NH3分子中的鍵角107。18，，H2O分子中的鍵角104。45七）判斷是否等性雜化，要看各條雜化軌道的能量是否相等，不能看未參加雜化的軌道的能量。HO"V”字形，NH和HO+三角錐形，CHCL和CHCL、CHCl變形四面體形…2333223N原子基態(tài)NH3分子sp3N原子基態(tài)NH3分子sp3雜化成分）不等性sp3ti111nf2P2sO原子基態(tài)雜化軌道⑸、部分雜化①、CO2n43

ti111nf2P2sO原子基態(tài)雜化軌道①、CO2n43

I??1：O—C—O:I?*二門n43C原子SP雜化co2直線型分子兩個口43,c@?§°以2s2p雜化2PxO?O?2Px2Py2Pz?(D2Py2PyPz2PzSP雜化②、乙烯分子中的C原子，用1個2S軌道和2Px、2Py軌道進行SP2雜化，SP2雜化軌道呈平面正三角形。成鍵的2個C原子各以1個SP2雜化軌道彼此重疊形成1個C—C。鍵，并各以兩個SP2雜化軌道分別與2個H原子的1S軌道形成2個C—H兩個SP2雜化軌道分別與2個H原子的1S軌道形成2個C—H。鍵，這5個。鍵其對稱軸都在同一平面內(nèi)。每個C原子余下的2Pz軌道彼此平行地重疊，形成n鍵。③、乙炔分子中的C原子，用1個2S軌道和1個2Px軌道進行SP雜化，SP雜化軌道呈直線形。成鍵的2個C原子各以1個SP雜化軌道彼此重疊形成一個C—C。鍵，并各以另1個SP雜化軌道分別與兩個H原子的1S軌道形成2個C—H。鍵，這3個。鍵其對稱軸都在同一直線上。每個C原子余下2Py和2Pz軌道，2個2Py和2個2Pz分別平行地重疊，形成的鍵n鍵共有2個。tl2s2PC原子基態(tài)t|t|t2psp雜化t|t2Py2Pz2ssp激發(fā)態(tài)雜化態(tài)附錄：某些元素化合物的分子結(jié)構(gòu)一、氧族元素=O—O—O=n4r**?*"i3中間的O原子SP2雜化-S、

OOSO2、O3=O—O—O=n4r**?*"i3中間的O原子SP2雜化-S、

OOS?3pm

:O—S—O：OsO

119.50OSO2-4,sp3雜化SO2Cl2是正四面體畸變形(S=O,S-Cl)SO2-3三角錐體,不等性sp3雜化S原子sp3雜化二、氮族不等性Sp3雜化n—n;N—O=

L.5N原子SP雜化N2O直線型分子兩個口43。43M"L?l:N—N—OI?二F不等性Sp3雜化，聯(lián)氨（肼）H2N—NH2，羥胺NH2OH直線型的疊