《第1課時(shí) 雜化軌道理論》參考課件

第2節(jié)共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)第1課時(shí)雜化軌道理論學(xué)習(xí)目標(biāo)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(shí)與微觀探析2.能用雜化軌道理論解釋或預(yù)測(cè)某些分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。證據(jù)推理與模型認(rèn)知知識(shí)體系復(fù)習(xí)回顧原子間通過(guò)共用電子形成的化學(xué)鍵叫共價(jià)鍵。共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，所以原子間以共價(jià)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(yè)，了解雜化軌道理論以及對(duì)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(jià)電子排布：思考：根據(jù)甲烷分子的空間構(gòu)型，C原子應(yīng)該有4個(gè)未成對(duì)電子和氫原子成鍵，C原子的4個(gè)未成對(duì)電子所在的軌道應(yīng)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。基態(tài)碳原子激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)根據(jù)價(jià)鍵理論，原子之間若要形成共價(jià)鍵,它們的價(jià)電子中應(yīng)當(dāng)有未成對(duì)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(gè)sp3雜化軌道自旋方向相同sp3雜化：一個(gè)2s軌道與3個(gè)2p軌道重新組合成4個(gè)相同的軌道,且空間分布均勻。通常,有幾個(gè)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(gè)。sp3雜化軌道形成示意圖思考1：軌道雜化以后，有何優(yōu)點(diǎn)？雜化軌道在角度分布上更集中，成鍵時(shí)重疊程度更大，形成的共價(jià)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(jí)組中，能量接近。4個(gè)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(gè)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(gè)雜化軌道在空間應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離，4個(gè)雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(jí)組)。2、雜化軌道的特點(diǎn)(1)形成分子時(shí)，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過(guò)程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)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(gè)原子軌道參加雜化,就形成多少個(gè)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(shí)重疊的程度更大,形成的共價(jià)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(shí)例直線形平面三角形四面體形1個(gè)s軌道1個(gè)p軌道1個(gè)s軌道2個(gè)p軌道1個(gè)s軌道3個(gè)p軌道2個(gè)sp雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)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(yè)，了解、分析乙烯、乙炔、苯分子的結(jié)構(gòu)，討論下列問(wèn)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(guò)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(gè)sp3雜化軌道自旋方向相同甲烷分子(CH4)中共價(jià)鍵的形成過(guò)程：4+→H1sCsp3CH4四個(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，形成了四個(gè)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(gè)sp2雜化軌道1個(gè)2p軌道sp2乙烯分子(C2H4)中碳原子的sp2雜化過(guò)程σσσσσπσσσσσπsp2雜化軌道只能形成3個(gè)σ鍵，未參與雜化的2p軌道能形成1個(gè)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(gè)sp1雜化軌道2個(gè)2p軌道2psp1乙炔分子(C2H2)中碳原子的sp雜化過(guò)程πCCHHσπσσσσσππsp雜化軌道只能成2個(gè)σ鍵,2p能形成2個(gè)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(guò)程激發(fā)態(tài)2s2p激發(fā)基態(tài)2s2p雜化2p3個(gè)sp2雜化軌道1個(gè)2p軌道sp2σσσ六個(gè)C原子形成一個(gè)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(guò)程基態(tài)2s2psp3雜化軌道與3個(gè)H原子成3個(gè)σ鍵孤對(duì)電子σσσ分子空間結(jié)構(gòu)：三角錐形孤對(duì)電子價(jià)層中的σ成鍵電子對(duì)與孤對(duì)電子都要占有雜化軌道,且相互排斥,其中孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子的排斥能力較強(qiáng),故偏離109°28',變成為鍵角107.3°.sp3雜化與2個(gè)H原子成2個(gè)σ鍵H2O分子中氧原子的雜化過(guò)程基態(tài)2s2psp3雜化軌道孤對(duì)電子H2O呈角形結(jié)構(gòu)。水分子的鍵角本應(yīng)109°28',但由于有2對(duì)孤對(duì)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(gè)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(guò)程BF3

F:2s22p5B:2s22p12s2p2s2p激發(fā)2s2p雜化三個(gè)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(guò)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(shí)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(duì)數(shù)判斷雜化類型(包括孤電子對(duì)和成鍵電子對(duì))①2對(duì)——sp雜化;②3對(duì)——sp2雜化;③4對(duì)——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(shuō)法錯(cuò)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(gè)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(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)。(1)BCl3(2)CS2(3)CF4(4)CH3Cl(5)BeCl2