【高中化學(xué)】雜化軌道理論簡介（課件） 2022-2023學(xué)年高二化學(xué)人教版2019選擇性必修2

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第2課時(shí)雜化軌道理論簡介2019人教版

選擇性必修2第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【課程學(xué)習(xí)目標(biāo)·學(xué)科核心素養(yǎng)】知道雜化軌道理論的基本內(nèi)容。能利用雜化軌道理論解釋簡單粒子的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”學(xué)科核心素養(yǎng)。通過定性分析和定量計(jì)算，推出合理結(jié)論，深化微粒作用與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。知識導(dǎo)航課堂導(dǎo)入我們已經(jīng)知道，甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)呈____________，它的4個(gè)C-H的鍵長______，H-C-H的鍵角皆為_________。按照價(jià)鍵理論，甲烷的4個(gè)C-H單鍵都應(yīng)該是_______鍵。然而，碳原子的4個(gè)價(jià)層原子軌道是3個(gè)相互垂直的2p軌道和1個(gè)球形的2s軌道，用它們跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。109°28′怎樣解釋甲烷分子呈正四面體結(jié)構(gòu)呢？為什么鍵長相同，鍵角相等？正四面體形相同109°28′σ為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，1931年鮑林提出了雜化軌道理論。在形成CH4分子時(shí)，碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，得到4個(gè)新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個(gè)頂角，夾角109°28′，稱為sp3雜化軌道，碳原子以4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊形成4個(gè)C—Hσ鍵，呈現(xiàn)正四面體的空間結(jié)構(gòu)。萊納斯·卡爾·鮑林一．雜化軌道理論簡介1．雜化軌道理論在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。C原子2s22p2sp3雜化躍遷↑↓sppp↑↑基態(tài)↑sppp↑↑↑激發(fā)態(tài)sp3↑↑↑↑雜化軌道形成σ鍵H原子↑s1s14個(gè)C-H，鍵角為109°28′一．雜化軌道理論簡介2．雜化軌道理論要點(diǎn)一．雜化軌道理論簡介2．雜化軌道理論要點(diǎn)(1)原子在成鍵時(shí)，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目)，且雜化軌道的能量相同。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時(shí)根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價(jià)鍵更牢固。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。二．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而成，每個(gè)sp3雜化軌道都含有

s和

p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。二．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類型(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而成的，每個(gè)sp2雜化軌道含有

s和

p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如下圖所示。二．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類型(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而成的，每個(gè)sp雜化軌道含有

s和

p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如下圖所示。二．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系2．雜化軌道類型與價(jià)層電子對數(shù)、分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系價(jià)層電子對數(shù)原子雜化軌道2sp3sp24sp3原子軌道雜化價(jià)層電子對數(shù)σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型分子的立體構(gòu)型sp220直線形

直線形

sp2330

平面三角形平面三角形

21V形sp3440正四面體

正四面體

31三角錐形

22V形

二．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系2．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系三．中心原子雜化軌道類型的判斷1．根據(jù)分子或離子的VSEPR模型確定。2．根據(jù)雜化軌道數(shù)目確定。3．根據(jù)鍵角確定。雜化軌道類型spsp2sp3方法1VSEPR模型方法2雜化軌道數(shù)目方法3鍵角直線形平面三角形四面體形234109°28′120°180°三．中心原子軌道雜化類型的判斷4．有機(jī)物中碳原子雜化類型的判斷：4個(gè)σ鍵是sp3雜化，3個(gè)σ鍵是sp2雜化，2個(gè)σ鍵是sp雜化。5．等電子原理：原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子，具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)是相近的。滿足等電子原理的分子稱為等電子體。例如CO和N2具有相同的原子總數(shù)和相同的價(jià)電子總數(shù)，屬于等電子體。效果檢測【典例1】根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論，中心原子雜化軌道類型為sp2的微粒為A．CH3Cl

B．SO32- C．NF3 D．CO32-【答案】D【典例2】（2021·湖北·高二期末）氯化亞砜(SOCl2)是一種液態(tài)化合物，向盛有10mL水的錐形瓶中，小心滴加8~10滴SOCl2，可觀察到劇烈反應(yīng)，液面上方有霧形成，并有帶刺激性氣味的氣體逸出，該氣體中含有使品紅溶液褪色的SO2。下列關(guān)于氯化亞砜分子的VSEPR模型、分子的幾何構(gòu)型和中心原子(S)采取雜化方式的說法正確的是A．四面體形、三角錐形、sp3B．平面三角形、V形、sp2C．平面三角形、平面三角形、sp2D．四面體形、三角錐形、sp2【答案】A【典例3】（2022·湖南瀏陽·高二期末）氨分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因?yàn)锳．兩種分子的中心原子雜化類型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3雜化B．NH3分子中氮原子形成3個(gè)雜化軌道，CH4分子中碳原子形成4個(gè)雜化軌道C．NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)D．NH3分子中氮元素的電負(fù)性比CH4分子中碳元素的電負(fù)性大【答案】C【典例4】（2021·山東寧陽縣一中高二階段練習(xí)）下表中各粒子、粒子對應(yīng)的立體結(jié)構(gòu)及解釋均正確的是【答案】D分子立體結(jié)構(gòu)原因A氨基負(fù)離子(NH2-)直線型N原子采用sp雜化B二氧化硫(SO2)V型S原子采用sp2雜化C碳酸根離子(CO32-)三角錐型C原子采用sp3雜化D乙炔(C2H2)直線型C原子采用sp雜化且