【課件】雜化軌道理論（課件）高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)

第三課時(shí)雜化軌道理論簡(jiǎn)介

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原子電子排布圖（軌道表示式）1s22s22p2H電子排布圖1s1思考與討論按照我們已經(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，不可能得到正四面體構(gòu)型的甲烷分子CC如何解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論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?

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)正四面體形的分子。

109°28’四、雜化理論簡(jiǎn)介1.概念：外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來(lái)，重新組合新軌道的過(guò)程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱(chēng)為雜化軌道。2.要點(diǎn)：（1）參與雜化的原子軌道能量相近

（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；雜化改變了原子軌道的形狀方向，成鍵時(shí)更有利于軌道間的重疊。（3）雜化前后原子軌道在空間取最大夾角分布，能使相互間排斥力最小。3.雜化的條件：(1).只有在形成化學(xué)鍵時(shí)才能雜化(2).只有能量相近的軌道間才能雜化4.雜化軌道的特征(1)雜化前后軌道數(shù)不變(2)雜化過(guò)程中軌道的形狀發(fā)生變化(3)雜化后形成的化學(xué)鍵更穩(wěn)定(4)雜化后的新軌道能量、形狀都相同(5)雜化后的軌道之間盡可能遠(yuǎn)離。(6)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對(duì)原子軌道雜化與雜化軌道對(duì)雜化過(guò)程的理解

sp雜化軌道的形成過(guò)程

xyzxyzzxyzxyz180°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(xiàn)形

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。5.雜化類(lèi)型及分子的空間構(gòu)型sp雜化

中心原子的1個(gè)_____軌道和1個(gè)____軌道雜化得到夾角為_(kāi)________的_________雜化軌道。spppspppspspppsp180°直線(xiàn)形180°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ClClsppxpx練習(xí)1：分析C2H2的雜化方式C2p22s2基態(tài)原子：H1s1激發(fā)態(tài)原子：C2p32s1雜化后：sp2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

中心原子的1個(gè)_____軌道和2個(gè)____軌道雜化得到夾角為_(kāi)________的_________雜化軌道。sp120°平面三角形spppsp2p點(diǎn)撥：sp、sp2兩種雜化形式中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵，而雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。120°FFFB例如：Sp2

雜化——BF3分子的形成B：1s22s22p1沒(méi)有3個(gè)單電子sp2sp2雜化練習(xí)2：分析C2H4的雜化方式C2s2基態(tài)原子：H1s1激發(fā)態(tài)原子：C2p32s1雜化后：HHHH2p2練習(xí)3：請(qǐng)結(jié)合價(jià)鍵理論分析BH3的分子結(jié)構(gòu)BH2p12s21s1基態(tài)原子：激發(fā)態(tài)原子：B2p22s1雜化后：HHHsp3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)型為正四面體形

中心原子的1個(gè)_____軌道和3個(gè)____軌道雜化得到夾角為_(kāi)________的_________雜化軌道。sp3雜化sp109°28″正四面體形spppsp3例如：Sp3

雜化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2雜化軌道類(lèi)型及分子的空間結(jié)構(gòu)

雜化類(lèi)型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道間的夾角180°120°109°28'空間結(jié)構(gòu)名稱(chēng)直線(xiàn)形平面三角形正四面體形實(shí)例CO2、C2H2BF3、CH2OCH4、CCl4

在形成多原子分子時(shí),中心原子價(jià)電子層上的某些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(guò)程,叫做軌道的雜化(雙原子分子中,不存在雜化過(guò)程)。例如sp雜化、sp2雜化的過(guò)程如下:(1)觀(guān)察上述雜化過(guò)程,分析原子軌道雜化后,數(shù)量和能量有什么變化?提示:雜化軌道與參與雜化的原子軌道數(shù)目相同,但能量不同。s軌道與p軌道的能量不同,雜化后,形成的一組雜化軌道的能量相同。思考與討論(2)2s軌道與3p軌道能否形成sp2雜化軌道?提示:不能。只有能量相近的原子軌道才能形成雜化軌道。2s軌道與3p軌道不在同一能層,能量相差較大。(3)用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間結(jié)構(gòu)。提示:N原子的價(jià)電子排布式為2s22p3,在形成NH3分子的過(guò)程中,N原子的1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道經(jīng)雜化后形成4個(gè)sp3雜化軌道,其中3個(gè)雜化軌道中各有1個(gè)未成對(duì)電子,分別與H原子的1s軌道形成共價(jià)鍵,另1個(gè)雜化軌道中是成對(duì)電子,未與H原子形成共價(jià)鍵,4個(gè)sp3雜化軌道在空間構(gòu)成正四面體形;NH3分子中,由于N原子上的孤電子對(duì)的排斥作用,使3個(gè)N—H鍵的鍵角變小,成為三角錐形的空間結(jié)構(gòu)。O原子的價(jià)電子排布式為2s22p4,在形成H2O分子的過(guò)程中,O原子的1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道經(jīng)雜化后形成4個(gè)sp3雜化軌道,其中2個(gè)雜化軌道中各有1個(gè)未成對(duì)電子,分別與H原子的1s軌道形成共價(jià)鍵,另2個(gè)雜化軌道中是成對(duì)電子,未與H原子形成共價(jià)鍵;4個(gè)sp3雜化軌道在空間構(gòu)成正四面體形,但由于2對(duì)孤電子對(duì)的排斥作用,使2個(gè)O—H鍵的鍵角變得更小,使H2O分子成為V形的空間結(jié)構(gòu)。思考與討論(4)CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類(lèi)型都是sp3,鍵角為什么依次減小?從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小時(shí)有什么方法?提示:CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化,中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為0、1、2。由于孤電子對(duì)對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小,孤電子對(duì)數(shù)越多排斥作用越大,鍵角越小。比較鍵角時(shí),先看中心原子雜化類(lèi)型,雜化類(lèi)型不同時(shí):鍵角一般按sp、sp2、sp3順序依次減小;雜化類(lèi)型相同時(shí),中心原子孤電子對(duì)數(shù)越多,鍵角越小。6.雜化類(lèi)型判斷：A的價(jià)電子對(duì)數(shù)234A的雜化軌道數(shù)雜化類(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A(yíng)Bm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)電子對(duì)數(shù)相等。234spsp2sp3直線(xiàn)型平面三角形正四面體直線(xiàn)型平面三角形正四面體直線(xiàn)型平面三角形或V形正四面體三角錐形或V形1.價(jià)電子對(duì)之間的夾角越小,排斥力越小。(

)2.NH3分子的VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)不一致。(

)3.五原子分子的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。(

)4.雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數(shù)目相同,但能量不同。(

)5.凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子,其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。(

)6.凡AB3型的共價(jià)化合物,其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。(

)1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)√√××××2．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型及原子雜化軌道理論判斷NF3分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子的雜化方式為(

)A.直線(xiàn)形sp雜化B.平面三角形sp2雜化C.三角錐形sp2雜化D.三角錐形sp3雜化解析:判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)以及與中心原子相連的原子個(gè)數(shù)。在NF3分子中N原子的孤電子對(duì)數(shù)為1,與其相連的原子數(shù)為3,根據(jù)原子雜化軌道理論可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化,NF3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,類(lèi)似于NH3。D解析:分子中的兩個(gè)碳原子都是采取sp2雜化,溴原子的價(jià)電子排布式為4s24p5,4p軌道上的一個(gè)未成對(duì)電子與碳原子的一個(gè)sp2雜化軌道成鍵。3.在BrCH=CHBr分子中,C—Br鍵采用的成鍵軌道是(

)A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-pC4.指出下列原子的雜化軌道類(lèi)型、分子的結(jié)構(gòu)式及空間結(jié)構(gòu)。(1)CS2分子中的C為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為

;

(2)CH2O中的C為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為

;

(3)CCl4分子中的C為

雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為

,空間結(jié)構(gòu)為