《第1課時 雜化軌道理論》參考課件

第2節(jié)共價鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)第1課時雜化軌道理論學習目標核心素養(yǎng)培養(yǎng)1.理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容,掌握三種主要的雜化類型。宏觀辨識與微觀探析2.能用雜化軌道理論解釋或預測某些分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。證據(jù)推理與模型認知知識體系復習回顧原子間通過共用電子形成的化學鍵叫共價鍵。共價鍵具有飽和性和方向性，所以原子間以共價鍵形成的分子具有一定的空間構(gòu)型。一些典型分子的空間構(gòu)型：HCl180oH2O104.5°NH3107.3°CH4

109°28'聯(lián)想·質(zhì)疑閱讀課本第46頁，了解雜化軌道理論以及對甲烷分子空間構(gòu)型的解釋。甲烷分子的空間構(gòu)型正四面體鍵角：109°28'2s2p價電子排布：思考：根據(jù)甲烷分子的空間構(gòu)型，C原子應該有4個未成對電子和氫原子成鍵，C原子的4個未成對電子所在的軌道應該一模一樣，且空間分布均勻，分別與H原子的1s軌道成σ鍵?；鶓B(tài)碳原子激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)根據(jù)價鍵理論，原子之間若要形成共價鍵,它們的價電子中應當有未成對的電子。2s2p甲烷分子的正四面體構(gòu)型是怎樣形成的呢？雜化4個sp3雜化軌道自旋方向相同sp3雜化：一個2s軌道與3個2p軌道重新組合成4個相同的軌道,且空間分布均勻。通常,有幾個原子軌道參加雜化,雜化后生成的雜化軌道的數(shù)目就有幾個。sp3雜化軌道形成示意圖思考1：軌道雜化以后，有何優(yōu)點？雜化軌道在角度分布上更集中，成鍵時重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固能量雜化前雜化后p軌道稍大于s軌道，但是在同一能級組中，能量接近。4個雜化軌道能量相同,能量處于s與p軌道之間。雜化前后軌道的比較：四個雜化軌道為什么采取正四面體構(gòu)型？為了使軌道間的排斥最小，體系最穩(wěn)定，四個雜化軌道在空間應盡可能遠離，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點，軌道間夾角為109°28'。⑵雜化軌道：雜化后形成的新的能量相同的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。一、分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析1.雜化軌道理論⑴原子軌道雜化：在外界條件影響下，原子在組合成分子的過程中原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成一組的能量相等新軌道的過程叫做原子軌道的雜化。(5)只有能量相近的軌道才能雜化(ns、np等同一能級組)。2、雜化軌道的特點(1)形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的。(3)雜化前后軌道數(shù)目不變。通常,有多少個原子軌道參加雜化,就形成多少個雜化軌道。(4)雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。s軌道和p軌道雜化后,雜化軌道不僅改變了原有s和p軌道的空間取向,而且使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大,形成的共價鍵更牢固。3、雜化軌道的類型及典例雜化類型sp雜化sp2雜化sp3雜化用于雜化的原子軌道形成的雜化軌道數(shù)雜化軌道間的夾角空間構(gòu)型實例直線形平面三角形四面體形1個s軌道1個p軌道1個s軌道2個p軌道1個s軌道3個p軌道2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道4個sp3雜化軌道180°120°109°28'900~1200之間CH≡CHCH2=CH2CH4BeCl2BF3NH3

H2OBCl3C6H6HgCl2閱讀課本第47-48頁，了解、分析乙烯、乙炔、苯分子的結(jié)構(gòu)，討論下列問題，1、確定乙烯、乙炔、苯分子的結(jié)構(gòu)式、空間構(gòu)型、鍵角。2、分析原子在成鍵過程中的原子軌道雜化方式及成鍵類型。聯(lián)想·質(zhì)疑基態(tài)激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)2s2p雜化4個sp3雜化軌道自旋方向相同甲烷分子(CH4)中共價鍵的形成過程：4+→H1sCsp3CH4四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3的σ鍵。從而使CH4分子具有正四面體構(gòu)型。激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)基態(tài)2s2p雜化2p3個sp2雜化軌道1個2p軌道sp2乙烯分子(C2H4)中碳原子的sp2雜化過程σσσσσπσσσσσπsp2雜化軌道只能形成3個σ鍵，未參與雜化的2p軌道能形成1個π鍵。分子空間結(jié)構(gòu)：平面形分子激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)基態(tài)2s2p雜化2個sp1雜化軌道2個2p軌道2psp1乙炔分子(C2H2)中碳原子的sp雜化過程πCCHHσπσσσσσππsp雜化軌道只能成2個σ鍵,2p能形成2個π鍵。分子空間結(jié)構(gòu)：直線形分子苯分子(C6H6)中碳原子的雜化過程激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)基態(tài)2s2p雜化2p3個sp2雜化軌道1個2p軌道sp2σσσ六個C原子形成一個正六邊形σσσσσσσσσC6H6的大π鍵分子空間結(jié)構(gòu)：平面形分子sp3雜化氨分子(NH3)氮原子sp3雜化，形成氨的過程基態(tài)2s2psp3雜化軌道與3個H原子成3個σ鍵孤對電子σσσ分子空間結(jié)構(gòu)：三角錐形孤對電子價層中的σ成鍵電子對與孤對電子都要占有雜化軌道,且相互排斥,其中孤對電子對成鍵電子的排斥能力較強,故偏離109°28',變成為鍵角107.3°.sp3雜化與2個H原子成2個σ鍵H2O分子中氧原子的雜化過程基態(tài)2s2psp3雜化軌道孤對電子H2O呈角形結(jié)構(gòu)。水分子的鍵角本應109°28',但由于有2對孤對電子的斥力,該鍵角變小,成為104.5°。104.5°σσHgCl2

Cl:3s23p5Hg:6s2激發(fā)雜化6s6p3s3p兩個sp雜化軌道6s6pHgClClσσ中心原子雜化軌道為直線形分子空間構(gòu)型直線形HgCl2分子的形成過程BF3

F:2s22p5B:2s22p12s2p2s2p激發(fā)2s2p雜化三個sp2雜化軌道σσσ中心原子F原子的2p軌道雜化軌道為正三角形分子空間構(gòu)型平面正三角形BF3分子的形成過程①飽和碳原子——sp3雜化;②雙鍵上的碳原子——sp2雜化;③三鍵上的碳原子——sp雜化。知識拓展雜化類型的判斷方法(1)由分子結(jié)構(gòu)判斷雜化類型。①直線形—sp雜化;②平面形—sp2雜化;③四面體形—sp3雜化。(2)由電子對數(shù)判斷雜化類型(包括孤電子對和成鍵電子對)①2對——sp雜化;②3對——sp2雜化;③4對——sp3雜化。(3)由碳原子的飽和程度判斷。1、下列各物質(zhì)中的中心原子不是采用sp3雜化的是()A.NH3 B.H2O C.CO2 D.CCl4C2、下列關(guān)于雜化軌道的說法錯誤的是()A.所有原子軌道都參與雜化B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C.雜化軌道能量集中,有利于牢固成鍵D.軌道雜化形成的雜化軌道中不一定有1個電子A3.s軌道和p軌道雜化的類型不可能有()A.sp雜化 B.sp2雜化 C.sp3雜化 D.sp4雜化4、PCl3分子的空間結(jié)構(gòu)是()A.平面三角形,鍵角小于120°B.平面三角形,鍵角為120°C.三角錐形,鍵角小于109°28'D.三角錐形,鍵角為109°28'DC5.指出下列分子中中心原子可能采用的雜化軌道類型,并預測分子的空間結(jié)構(gòu)。(1)BCl3(2)CS2(3)CF4(4)CH3Cl(5)BeCl2