2.2.3雜化軌道理論課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)2.2.3雜化軌道理論

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)人教版選擇性必修第二冊(cè)衡陽(yáng)市八中高二化學(xué)備課組

從高從嚴(yán)·求真求美

教學(xué)目標(biāo)結(jié)合實(shí)例了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型(sp3、sp2、sp)01能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡(jiǎn)單共價(jià)分子和離子的空間結(jié)構(gòu)02問(wèn)題回顧

通過(guò)VSEPR模型預(yù)測(cè)甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)呈___________，且實(shí)驗(yàn)測(cè)得甲烷分子中的4個(gè)C-H的鍵長(zhǎng)_____，鍵角皆為_(kāi)______。正四面體形相同109°28′按照價(jià)鍵理論，甲烷的4個(gè)C-H單鍵都應(yīng)該是_______。如何解釋CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形？σ鍵價(jià)層電子軌道表示式：C↑↑↑↓2s2p基態(tài)H↓1s↑↑↑↑2s2p激發(fā)態(tài)躍遷xyz鍵角應(yīng)該是90°，而不是109°28′Part01萊納斯·卡爾·鮑林1931年鮑林提出了雜化軌道理論，它在成鍵能力、分子的空間構(gòu)型等方面豐富和發(fā)展了現(xiàn)代價(jià)鍵理論。雜化軌道理論在外界條件影響下，原子內(nèi)能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合為具有不同空間分布特點(diǎn)的新的原子軌道的過(guò)程叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱雜化軌道。初識(shí)雜化軌道理論P(yáng)art01初識(shí)雜化軌道理論第一步：價(jià)層成對(duì)電子激發(fā)到能量相近的空軌道第二步：原子軌道發(fā)生雜化C↑↑↑↓2s2p基態(tài)↑↓1s能量相近的原子軌道↑↑↑↑2s2p激發(fā)態(tài)電子躍遷軌道雜化↑↑↑↑4個(gè)sp3雜化軌道由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜軌道數(shù)保持不變Part01初識(shí)雜化軌道理論第一步：價(jià)層成對(duì)電子激發(fā)到能量相近的空軌道第二步：原子軌道發(fā)生雜化zsp3sp3sp3sp3雜化軌道數(shù)保持不變xyz軌道方向、形狀改變，成鍵能力增強(qiáng)109°28’使體系能量最低(最小排斥，最大夾角)4個(gè)sp3雜化軌道能量完全相同Part01初識(shí)雜化軌道理論第一步：價(jià)層成對(duì)電子激發(fā)到能量相近的空軌道第二步：原子軌道發(fā)生雜化軌道數(shù)保持不變軌道方向、形狀改變，成鍵能力增強(qiáng)4個(gè)sp3雜化軌道能量完全相同第三步：原子軌道重疊成鍵zsp3sp3sp3sp3109°28’HHHH重疊成鍵甲烷：正四面體形4個(gè)sp3-s“頭碰頭”Part01初識(shí)雜化軌道理論

在學(xué)習(xí)價(jià)層電子對(duì)互斥模型時(shí)，知道NH3和H2O的VSEPR模型跟CH4一樣也是四面體形，因此它們的中心原子也是采取了sp3雜化。CH4H2ONH3怎樣解釋NH3和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)？C↑↑↑↓2s2pN↑↑↑↓2s2p↑O↑↓↑↑↓2s2p↑Part01初識(shí)雜化軌道理論H2ONH3N↑↑↑↓2s2p↑↑↑↑↑↓4個(gè)sp3雜化軌道不等性O(shè)↑↓↑↑↓2s2p↑↑↓↑↑↑↓4個(gè)sp3雜化軌道不等性107°107°OHH雜化軌道只用于形成σ鍵或容納孤電子對(duì)。sp3sp3sp3sp31s1s3個(gè)sp3-s“頭碰頭”1個(gè)sp3容納孤電子對(duì)2個(gè)sp3-s“頭碰頭”2個(gè)sp3容納孤電子對(duì)歸納總結(jié)1雜化軌道理論要點(diǎn)中心原子外界條件影響能量相近的原子軌道雜化前后軌道總數(shù)不變1.雜化條件形成化學(xué)鍵時(shí)常是同一能級(jí)組的軌道，比如1s和2p不能雜化2.雜化特征雜化前后軌道的形狀、方向改變更有利于形成化學(xué)鍵時(shí)軌道間的重疊，使化學(xué)鍵更穩(wěn)定；雜化軌道之間滿足最小排斥，最大夾角分布，使體系能量最低雜化后的新軌道形狀、能量都相同雜化后的新軌道只用于形成σ鍵或容納孤電子對(duì)Part02分子中心原子孤電子對(duì)數(shù)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR理想模型名稱中心原子雜化軌道數(shù)目中心原子雜化類型雜化軌道之間夾角CH4NH3H2O(4-4×1)÷2＝0正四面體形4sp34+0＝4(5-3×1)÷2＝13+1＝4(6-1×2)÷2＝22+2＝4正四面體形4sp3正四面體形4sp3質(zhì)疑：雜化軌道還有其它類型嗎？如何解釋BF3和BeCl2分子的空間結(jié)構(gòu)？BF3BeCl2(3-3×1)÷2＝03+0＝3平面三角形(2-2×1)÷2＝02+0＝2直線形再析雜化軌道理論109°28’109°28’109°28’Part02再析雜化軌道理論BeCl2BF3180°↑↑↑3個(gè)sp2雜化軌道2p軌道雜化軌道雜化spspppsp2sp2???↑↑2個(gè)sp雜化軌道2pClClspsppxpx3個(gè)sp2-p“頭碰頭”1個(gè)p空軌道2個(gè)sp-p“頭碰頭”2個(gè)p空軌道Part02分子中心原子孤電子對(duì)數(shù)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR理想模型名稱中心原子雜化軌道數(shù)目中心原子雜化類型雜化軌道之間夾角CH4NH3H2O(4-4×1)÷2＝0正四面體形4sp34+0＝4(5-3×1)÷2＝13+1＝4(6-1×2)÷2＝22+2＝4正四面體形4sp3正四面體形4sp3BF3BeCl2(3-3×1)÷2＝03+0＝3平面三角形(2-2×1)÷2＝02+0＝2直線形再析雜化軌道理論109°28’109°28’109°28’sp2120°3sp2180°雜化軌道數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)中心原子雜化類型與VSEPR模型之間的關(guān)系雜化類型歸納總結(jié)2確定中心原子雜化類型的方法VSEPR模型——預(yù)測(cè)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)計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)確定中心原子的雜化軌道類型中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR理想模型名稱中心原子雜化軌道類型中心原子雜化軌道間夾角2直線形3平面三角形4正四面體形sp180°sp2120°sp3109°28’課堂檢測(cè)原子總數(shù)分子或離子中心原子的孤電子對(duì)數(shù)(a-xb)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR理想模型名稱中心原子的雜化軌道類型分子或離子的空間結(jié)構(gòu)3CO2SO2HCN4CH2OH3O+5SO42-（教材P51,T9）完成下表中空白：21Part03應(yīng)用雜化軌道理論活動(dòng)1：應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論解釋多中心原子乙烯(C2H4)的結(jié)構(gòu)。（已知:乙烯是平面分子，鍵角為120o，分子中含有碳碳雙鍵）(1)如何來(lái)確定中心原子C的雜化類型呢？分子中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道數(shù)雜化類型CH2=CH23+(4-1×2-2×1)÷2＝33sp2雜化雜化軌道數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)雜化類型Part03應(yīng)用雜化軌道理論活動(dòng)1：應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論解釋多中心原子乙烯(C2H4)的結(jié)構(gòu)。（已知:乙烯是平面分子，鍵角為120o，分子中含有碳碳雙鍵）(2)如何用雜化軌道理論解釋乙烯是平面結(jié)構(gòu)？激發(fā)→雜化→軌道重疊軌道雜化↑↑↑↑3個(gè)sp2雜化軌道2psp2sp2sp22p碳?xì)滏I：碳碳鍵：sp2-s頭碰頭

σ鍵

1個(gè)p-p

肩并肩

π鍵

······1個(gè)sp2-sp2

頭碰頭

σ鍵

Part03應(yīng)用雜化軌道理論活動(dòng)2：應(yīng)用VSEPR模型和雜化軌道理論解釋多中心原子乙炔(C2H2)的結(jié)構(gòu)。（已知:乙炔是直線分子，鍵角為180o，分子中含有碳碳三鍵）乙炔分子的碳原子采用什么雜化？它的雜化軌道用于形成什么化學(xué)鍵？怎么理解它存在碳碳三鍵？軌道雜化↑↑↑↑2個(gè)sp雜化軌道2pspsppp碳?xì)滏I：碳碳鍵：sp-s頭碰頭

σ鍵

1個(gè)sp-sp

頭碰頭

σ鍵

2個(gè)p-p

肩并肩

π鍵

sp雜化········雜化軌道只用于形成σ鍵或容納孤電子對(duì)；未參與雜化的p軌道電子才用于形成π鍵歸納總結(jié)3有機(jī)物中C原子雜化類型的判斷方法單鍵碳原子采取sp3雜化；雙鍵碳原子采取sp2雜化；三鍵碳原子采取sp雜化。51234拓展延伸如何應(yīng)用雜化軌道理論解釋多中心原子苯(C6H6)的結(jié)構(gòu)。平面正六邊形6個(gè)碳原子之間的碳碳鍵完全相同，是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨(dú)特的鍵，鍵角均為120°。Π6個(gè)p軌道6個(gè)電子

苯分子中碳原子取sp2雜化，3個(gè)雜化軌道分別用于形成3個(gè)σ鍵，故苯分子鍵角為120°；苯分子每個(gè)碳原子均有1個(gè)未參與雜化雜化的p軌道，垂直于分子平面而相互平行，6個(gè)“肩并肩”的平行p軌道上總共6個(gè)