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

雜化軌道理論簡介資料鏈接——甲烷的分子結(jié)構(gòu)分子式：CH4空間構(gòu)型：正四面體形碳原子位于正四面體的中心；4個(gè)氫原子完全相同，分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)上；4個(gè)C-H鍵的長度和強(qiáng)度都相同；鍵角都為109°28'。對于甲烷分子結(jié)構(gòu)的深入思考簡單又不簡單的分子1、寫出C原子電子排布的軌道表示式，并由此推測：CH４分子的C原子能否直接與氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵？怎樣才能形成四個(gè)共價(jià)鍵？2、如果C原子激發(fā)后，就以1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道上的4個(gè)單電子，能否分別與四個(gè)H原子的1s軌道上的單電子重疊成鍵？↑↑↑↓↑↓1s2s2p↑↑↑↑↓↑1s2s2p激發(fā)對于甲烷分子結(jié)構(gòu)的深入思考xyz1s1s1s1sH的1s電子云與C的2s電子云難以有效重疊無法形成正四面體形結(jié)構(gòu)一、雜化軌道理論雜化軌道理論是一種價(jià)鍵理論，是鮑林為了解釋分子的立體構(gòu)型提出的。萊納斯·卡爾·鮑林1901年2月28日－1994年8月19日）美國著名化學(xué)家，兩獲諾貝爾獎(jiǎng)1.原子軌道的雜化

在外界條件的影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。注意：“雙原子分子中不存在雜化過程”2.雜化軌道

原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。例：CH4軌道雜化過程2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)能量相同，形狀相同sp3雜化態(tài)激發(fā)雜化由于每個(gè)軌道中都含有1/4的s軌道成分和3/4的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道思考：為了與四個(gè)H原子有效成鍵，碳原子在形成每個(gè)sp3雜化軌道時(shí)，形狀會(huì)發(fā)生怎樣的變化？xyzspxxyzxyzpyxyzpz混合雜化，形成四個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道在一個(gè)方向上更集中思考：經(jīng)雜化后形成的sp3雜化軌道相比于未雜化的s軌道和p軌道，成鍵能力發(fā)生了怎樣的變化？更適合形成哪種共價(jià)鍵？活動(dòng)一：利用氣球模擬sp3雜化軌道在空間的伸展方式思考：四個(gè)sp3雜化軌道在空間如何伸展？為什么這樣伸展？這樣伸展有什么好處？如何形成甲烷分子？活動(dòng)二：描述甲烷分子的成鍵過程xyzspxxyzxyzpyxyzpz+++109.5°混合雜化，形成四個(gè)sp3雜化軌道四個(gè)sp3雜化軌道在空間的分布109.5°1s1s1s1s形成四個(gè)s-sp3σ鍵活動(dòng)三：利用氣球模擬乙烯分子中碳原子雜化軌道的形成過程并描述成鍵過程已知：乙烯（C2H4）分子是平面形分子，分子中各鍵角均為120°乙炔（C2H2）分子是直線形分子，分子中各鍵角均為180°活動(dòng)四：利用氣球模擬乙炔分子中碳原子雜化軌道的形成過程并描述成鍵過程4個(gè)s-sp2σ鍵，1個(gè)sp2-sp2

σ鍵，1個(gè)p-pπ鍵2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)sp2sp2雜化態(tài)激發(fā)雜化pz乙烯分子中碳原子的雜化方式及成鍵過程2個(gè)s-spσ鍵，1個(gè)sp-spσ鍵，2個(gè)p-pπ鍵乙炔分子中碳原子的雜化方式及成鍵過程2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)spsp

雜化態(tài)激發(fā)雜化pzpyπ鍵π鍵σ鍵3.雜化過程的理解價(jià)層電子激發(fā)空軌道軌道重新組合雜化軌道成對電子中的一個(gè)吸收能量能量相近、類型不同的原子軌道不變：總數(shù)目不變變：成分、能量、角度和形狀發(fā)生變化實(shí)際成鍵時(shí)中心原子傾向于先雜化，再成鍵雜化軌道成鍵時(shí)軌道重疊程度較大，生成的分子更穩(wěn)定活動(dòng)五：分析氨分子中氮原子雜化軌道的形成過程并描述成鍵過程已知：氨分子是三角錐形分子，分子中各鍵角均為107°2s2pN的基態(tài)sp3雜化雜化成分、能量、形狀不完全相同不等性雜化能量相同，形狀相同sp3雜化態(tài)等性雜化乙烯、乙炔中碳原子的雜化是等性雜化還是不等性雜化？>1/4s成分<1/4s成分雜化軌道是否填入孤電子對HHH思考：1.雜化軌道的作用有哪些？2.當(dāng)孤對電子填入雜化軌道，對鍵角有什么影響？雜化軌道數(shù)中心原子孤電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)（σ鍵數(shù)）中心原子的價(jià)層電子對數(shù)107°4.雜化類型的判斷（1）雜化軌道數(shù)＝中心原子的價(jià)層電子對數(shù)4sp3sp2sp32中心原子的價(jià)層電子對數(shù)雜化方式雜化軌道數(shù)4324.雜化類型的判斷（1）雜化軌道數(shù)＝中心原子的價(jià)層電子對數(shù)化學(xué)式中心原子孤電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)ＶＳＥＰＲ模型中心原子雜化類型HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－0120100022233444spsp2sp304直線形平面三角形四面體形平面三角形四面體形四面體形四面體形四面體形四面體形sp2sp3sp3sp3sp3sp3等性還是不等性雜化等性不等性不等性等性不等性等性等性等性等性4.雜化類型的判斷（2）根據(jù)分子空間構(gòu)型或鍵角四面體形sp3sp2sp三角錐形平面三角形V形120°直線形sp3或sp2sp3109°107°105°180°（3）碳原子雜化方式的判斷4.雜化類型的判斷碳原子在化合物中一般形成4對共用電子對，無孤電子對Csp3Csp2CC或sp123456789思考：苯環(huán)中6個(gè)碳原子的p軌道肩并肩可以形成大π鍵。根據(jù)休克爾規(guī)則，當(dāng)含有4n+2個(gè)π電子的時(shí)候，大π鍵具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。試著判斷吡啶和吡咯中氮原子的雜化方式。吡啶吡咯苯環(huán)中的大π鍵介紹：更多的雜化方式IF5sp3d2雜化四方錐形IF7sp3d3雜化五角雙錐形ICl4_sp3d雜化平面正方形SF6sp3d2雜化正八面體形SCl4sp3d雜化變形四面體形價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)VSEPR模型預(yù)測空間結(jié)構(gòu)確定中心原子的雜化軌道類型VSEPR模型—預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)雜化軌道理論—解釋分子的空間結(jié)構(gòu)X射線衍射法或STM法—確定分子的空間結(jié)構(gòu)【歸納小結(jié)】［練習(xí)］填寫下列表格化學(xué)式中心原子價(jià)層電子對數(shù)（孤電子對數(shù)）中心原子雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)原子間的鍵合情況CH3ClNF3H2SH3O+CO32-SnBr2CS2HCN化學(xué)式中心原子價(jià)層電子對數(shù)（孤電子對數(shù)）中心原子雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)原子間的鍵合情況CH3Cl4（0）sp3四面體形3個(gè)C－Hσ鍵、1個(gè)C－Clσ鍵NF34（1）sp3三角錐形3個(gè)N－Fσ鍵H2S4（2）sp3V形2個(gè)S－Hσ鍵H3O+4（1）sp3三角錐形3個(gè)O－Hσ鍵CO32-3（0）sp2平面形3個(gè)C－Oσ鍵(π鍵復(fù)雜)SnBr23（1）sp2V形2個(gè)Sn—Brσ鍵CS22（0）sp直線形1個(gè)C－Sσ鍵、1個(gè)C－Sπ鍵HCN2（0）sp直線形1個(gè)C－Hσ鍵、1個(gè)C－Nσ鍵、2個(gè)C－Nπ鍵“三鹿奶粉事件”在社會(huì)上引起了人們對食品質(zhì)量的恐慌，三鹿奶粉中摻雜了被稱為“蛋白精”的工業(yè)原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。三聚氰胺是氰胺(H