人教版化學(xué)選修三第二章第二節(jié)分子的立體構(gòu)型雜化軌道理論精講課件

第二節(jié)分子的立體構(gòu)型雜化軌道理論第二節(jié)分子的立體構(gòu)型雜化軌道理論活動(dòng)：請(qǐng)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析CH4的立體構(gòu)型新問(wèn)題1：1.寫(xiě)出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結(jié)合形成CH4，而不是CH2？C原子軌道排布圖1s22s22p2H原子軌道排布圖1s1活動(dòng)：請(qǐng)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析CH4的立體構(gòu)型新問(wèn)題1：新問(wèn)題2：按照我們已經(jīng)學(xué)過(guò)的價(jià)鍵理論，甲烷的4個(gè)C—H單鍵都應(yīng)該是σ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，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子CC為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論新問(wèn)題2：按照我們已經(jīng)學(xué)過(guò)的價(jià)鍵理論，甲烷的4個(gè)C—H單sp3C：2s22p2

由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜并重新組合成4個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。我們把這種軌道稱(chēng)之為

sp3雜化軌道。為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，4個(gè)雜化軌道的伸展方向成什么立體構(gòu)型?sp3C：2s22p2由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜

四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的S-SP3σ鍵，從而構(gòu)成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。

109°28’四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp3三、雜化理論簡(jiǎn)介1.概念：在形成分子時(shí)，由于原子的相互影響,若干個(gè)不同類(lèi)型但能量相近的原子軌道混合起來(lái)，重新組合成一組新軌道的過(guò)程叫做原子軌道的雜化，所形成的新軌道就稱(chēng)為雜化軌道。2.要點(diǎn)：（1）參與雜化的各原子軌道能量要相近（同一能級(jí)組或相近能級(jí)組的軌道）；（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；但雜化軌道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時(shí)更有利于軌道間的重疊；三、雜化理論簡(jiǎn)介1.概念：在形成分子時(shí)，由于原子的相互影響,三、雜化理論簡(jiǎn)介2.要點(diǎn)：（1）參與參加雜化的各原子軌道能量要相近（同一能級(jí)組或相近能級(jí)組的軌道）；（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；但雜化軌道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時(shí)更有利于軌道間的重疊；（3）為使相互間排斥力最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布，且不同的雜化軌道伸展方向不同；★對(duì)于非過(guò)渡元素，由于ns和np能級(jí)接近，往往采用“sp”型雜化（分為sp雜化、sp2雜化、sp3雜化）三、雜化理論簡(jiǎn)介2.要點(diǎn)：（1）參與參加雜化的各原子軌道能量sp雜化軌道的形成過(guò)程

xyzxyzzxyzxyz180°每個(gè)sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/2s

軌道和1/2p

軌道的成分兩個(gè)軌道間的夾角為180°，呈直線型

sp

雜化：1個(gè)s軌道與1個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,

形成2個(gè)sp雜化軌道。sp雜化軌道的形成過(guò)程xyzxyzzxy180°ClClBe例如：Sp

雜化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

沒(méi)有單個(gè)電子，spsp雜化ClClsppxpx180°ClClBe例如：Sp雜化——BeClsp2雜化軌道的形成過(guò)程

xyzxyzzxyzxyz120°

每個(gè)sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/3s

軌道和2/3p

軌道的成分每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為120°，呈平面三角形

sp2雜化：1個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,

形成3個(gè)sp2雜化軌道。sp2雜化軌道的形成過(guò)程xyzxyzzxy120°FFFB例如：Sp2

雜化——BF3分子的形成B：1s22s22p1沒(méi)有3個(gè)單電子sp2sp2雜化120°FFFB例如：Sp2雜化——BF3分子sp3雜化軌道的形成過(guò)程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3雜化：1個(gè)s軌道與3個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,形成4個(gè)sp3雜化軌道。

每個(gè)sp3雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p

軌道的成分每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為109.5°，

空間構(gòu)型為正四面體型sp3雜化軌道的形成過(guò)程xyzxyzzxy例如：Sp3

雜化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2例如：Sp3雜化——CH4分子的形成sp3C：三、雜化理論簡(jiǎn)介3.雜化軌道分類(lèi)：sp3CH4原子軌道雜化等性雜化：參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分的均勻混合。雜化軌道每個(gè)軌道的成分軌道間夾角(鍵角)

sp1/2s，1/2p180°

sp21/3s，2/3p120°

sp31/4s，3/4p109°28′三、雜化理論簡(jiǎn)介3.雜化軌道分類(lèi)：sp3CH4原子軌道雜化等3.雜化軌道分類(lèi)：三、雜化理論簡(jiǎn)介H2O原子軌道雜化O原子：2s22p4有2個(gè)單電子，可形成2個(gè)共價(jià)鍵，鍵角應(yīng)當(dāng)是90°，Why?2s2p2

對(duì)孤對(duì)電子雜化不等性雜化：參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分上的不均勻混合。某個(gè)雜化軌道有孤電子對(duì)3.雜化軌道分類(lèi)：三、雜化理論簡(jiǎn)介H2O原子軌道雜化排斥力：孤電子對(duì)-孤電子對(duì)>孤電子對(duì)-成鍵電子對(duì)>成鍵電子對(duì)-成鍵電子對(duì)排斥力：孤電子對(duì)-孤電子對(duì)>孤電子對(duì)-成鍵電子對(duì)>成鍵電子對(duì)三、雜化理論簡(jiǎn)介4.雜化類(lèi)型判斷：

因?yàn)殡s化軌道只能用于形成σ鍵或用來(lái)容納孤電子對(duì)，故有

雜化類(lèi)型的判斷方法：先確定分子或離子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)，再由雜化軌道數(shù)判斷雜化軌道類(lèi)型。=中心原子孤電子對(duì)數(shù)＋σ鍵電子對(duì)數(shù)（配位原子數(shù)）雜化軌道數(shù)=中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)三、雜化理論簡(jiǎn)介4.雜化類(lèi)型判斷：因?yàn)殡s化軌道價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型名稱(chēng)中心原子雜化類(lèi)型典型例子中心原子雜化方式判斷2sp3平面三角形SO3四面體形SO4

2-CCl4H2ONH3價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR中心原子雜化類(lèi)型典型例子中心原子雜化方價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型名稱(chēng)中心原子雜化類(lèi)型典型例子中心原子雜化方式判斷2直線形spBeCl2CO23平面三角形sp2SO34四面體形sp3SO4

2-CCl4H2ONH3價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR中心原子雜化類(lèi)型典型例子中心原子雜化方代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型CO2CH2O0＋3＝3CH4SO2NH3H2O雜化軌道數(shù)=中心原子孤電子對(duì)數(shù)＋配位原子數(shù)代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型CO2CH2O0＋3＝3CH4S代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型CO20＋2＝2spCH2O0＋3＝3sp2CH40＋4＝4sp3SO21＋2＝3sp2NH31＋3＝4sp3H2O2＋2＝4sp3雜化軌道數(shù)=中心原子孤電子對(duì)數(shù)＋配位原子數(shù)代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型CO20＋2＝2spCH2O0＋A的價(jià)層電子對(duì)數(shù)234A的雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型A的價(jià)電子空間構(gòu)型（VSEPR模型）A的雜化軌道空間構(gòu)型ABm型分子或離子空間構(gòu)型對(duì)于ABm型分子或離子，其中心原子A的雜化軌道數(shù)恰好與A的價(jià)層電子對(duì)數(shù)相等。234spsp2sp3直線型平面三角形四面體直線型平面三角形四面體直線型平面三角形或V形正四面體或三角錐形或V形A的價(jià)層電子對(duì)數(shù)234A的雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型A的價(jià)電子空例1：計(jì)算下列分子或離子中的價(jià)電子對(duì)數(shù)，并根據(jù)已學(xué)填寫(xiě)下表物質(zhì)價(jià)電子對(duì)數(shù)中心原子雜化軌道類(lèi)型雜化軌道/電子對(duì)空間構(gòu)型軌道夾角分子空間構(gòu)型鍵角氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直線形直線形平面三角形四面體180°180°120°109.5°直線形直線形平面三角形正四面體V形三角錐形180°180°120°109.28′109.28′105°107.18′107.18′課堂練習(xí)例1：計(jì)算下列分子或離子中的價(jià)電子對(duì)數(shù)，并根據(jù)已學(xué)填寫(xiě)下表物例題2：下列分子中的中心原子雜化軌道的類(lèi)型相同的是()A．CO2與SO2B．CH4與NH3

C．BeCl2與BF3D．C2H2與C2H4B例題3：對(duì)SO2與CO2說(shuō)法正確的是()A．都是直線形結(jié)構(gòu)

B．中心原子都采取sp雜化軌道

C．S原子和C原子上都沒(méi)有孤對(duì)電子

D．SO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)D例題2：下列分子中的中心原子雜化軌道的類(lèi)型相同的是試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況交流討論試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況交流討論C原子在形成乙烯分子時(shí)，碳原子的2s軌道與2個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成3個(gè)sp2雜化軌道，伸向平面正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。每個(gè)C原子的2個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)H原子的1s軌道形成2個(gè)相同的σ鍵，各自剩余的1個(gè)sp2雜化軌道相互形成一個(gè)σ鍵，各自沒(méi)有雜化的l個(gè)2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵構(gòu)成。C原子在形成乙烯分子時(shí)，碳原子的2s軌道與2個(gè)2p軌道C原子在形成乙炔分子時(shí)發(fā)生sp雜化，兩個(gè)碳原子以sp雜化軌道與氫原子的1s軌道結(jié)合形成σ鍵。各自剩余的1個(gè)sp雜化軌道相互形成1個(gè)σ鍵，兩個(gè)碳原子的未雜化2p軌道分別在Y軸和Z軸方向重疊形成π鍵。所以乙炔分子中碳原子間以叁鍵相結(jié)合。C原子在形成乙炔分子時(shí)發(fā)生sp雜化，兩個(gè)碳原子以sp苯環(huán)的結(jié)構(gòu)平面正六邊形，離域大π鍵。苯環(huán)的結(jié)構(gòu)平面正六邊形，離域大π鍵。C6H6的大π鍵（離域鍵）C6H6的大π鍵（離域鍵）1.苯環(huán)中的碳均是以sp2雜化成夾角為1200三個(gè)sp2雜化軌道.2.苯環(huán)中六個(gè)碳之間形成6個(gè)σ鍵,每個(gè)碳與氫形成1個(gè)σ鍵.3.苯環(huán)中六個(gè)碳中未雜化的P軌道彼此形成一個(gè)大π鍵.4.形成大π鍵比一般的π鍵更穩(wěn)定,因此苯環(huán)體現(xiàn)特殊的穩(wěn)定性1.苯環(huán)中的碳均是以sp2雜化成夾角為1200三個(gè)sp2雜化小結(jié)雜化軌道理論

sp3雜化：正四面體型雜化，四個(gè)雜化軌道，能形成四個(gè)σ鍵，σ鍵穩(wěn)定，可自由旋轉(zhuǎn)。sp2雜化：三個(gè)雜化軌道共平面，能形成三個(gè)σ鍵，未雜化p軌道可形成π鍵，形成π鍵后，雙鍵均不能自由旋轉(zhuǎn)；sp雜化：兩個(gè)雜化軌道共直線，能形成兩個(gè)σ鍵，未雜化p軌道可形成π鍵，形成π鍵后，三鍵均不能自由旋轉(zhuǎn)。小結(jié)雜化軌道理論sp3雜化：正四面體型雜化，四個(gè)雜化軌道雜化軌道的類(lèi)型與空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化類(lèi)型spsp2sp3用于雜化的原子軌道數(shù)234雜化軌道數(shù)234空間構(gòu)型直線型平面三角形四面體實(shí)例CH≡CHCH2=CH2

CH4CO2CS2BF3CCl4雜化軌道的類(lèi)型與空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化類(lèi)型spsp2sp3用于雜（2）要點(diǎn)：（1）sp3雜化1個(gè)S軌道和3個(gè)P軌道基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子4個(gè)相同的SP3雜化軌道混雜小結(jié)：雜化軌道理論（2）要點(diǎn)：（1）sp3雜化1個(gè)S軌道和3個(gè)P軌道基態(tài)原子激1個(gè)S軌道2個(gè)P軌道雜化（2）sp2雜化3個(gè)相同的SP2雜化軌道1個(gè)S軌道2個(gè)P軌道雜化（2）sp2雜化3個(gè)相同的SP2雜化（3）sp雜化1個(gè)S軌道1個(gè)P軌道雜化2個(gè)相同的SP雜化軌道（3）sp雜化1個(gè)S軌道1個(gè)P軌道雜化2個(gè)相同的SP雜化軌道（4）s-p型的三種雜化比較雜化類(lèi)型spSp2sp3參與雜化的原子軌道1個(gè)s+1個(gè)p1個(gè)s+2個(gè)p1個(gè)s+3個(gè)p雜化軌道數(shù)2個(gè)sp雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道間夾角18001200109028’空

間

構(gòu)

型直線正三角形正四面體實(shí)

例BeCl2,

C2H2BF3

,C2H4CH4

,CCl4（4）s-p型的三種雜化比較雜化spSp2sp3參與雜2、雜化軌道的特性:（1）只有能量相近的軌道才能互相雜化。常見(jiàn)的有:非過(guò)渡元素nsnp（sp型雜化）過(guò)渡元素(n-1)dnsnp(dsp型雜化)（2）雜化軌道的成鍵能力大于未雜化軌道。（3）參加雜化的原子軌道的數(shù)目與形成的雜化軌道數(shù)目相同。（4）不同類(lèi)型的雜化，雜化軌道的空間取向不同2、雜化軌道的特性:人教版化學(xué)選修三第二章第二節(jié)分子的立體構(gòu)型雜化軌道理論精講課件1、下列分子中的中心原子雜化軌道的類(lèi)型相同的是()A．CO2與SO2B．CH4與NH3

C．BeCl2與BF3D．C2H2與C2H4B2、對(duì)SO2與CO2說(shuō)法正確的是()A．都是直線形結(jié)構(gòu)B．中心原子都采取sp雜化軌道C．S原子和C原子上都沒(méi)有孤對(duì)電子D．SO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)D課堂練習(xí)1、下列分子中的中心原子雜化軌道的類(lèi)型相同的是(3、指出下列各化合物中碳原子雜化類(lèi)型。丁二烯丙烯12341