2.2.3雜化軌道理論課件高二上學(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)

人教版選擇性必修2第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第3課時(shí)雜化軌道理論

自然科學(xué)的研究在許多時(shí)候產(chǎn)生于人們對(duì)于一些既定科學(xué)事實(shí)的解釋。雖然VSEPR理論很好的解釋了分子具有一定的空間構(gòu)型的原因，但是科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)用傳統(tǒng)的價(jià)鍵理論無法解釋。萊納斯·卡爾·鮑林↑1s1為什么能在CH4分子中與4個(gè)H原子的1s軌道會(huì)形成4個(gè)完全相同的σ鍵呢？雜化軌道的理論H2s22p2↑↓↑↑C利用雜化軌道理論對(duì)分子的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型；2、能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡單共價(jià)分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。【重點(diǎn)難點(diǎn)】2s2p↑↓↑↑基態(tài)激發(fā)2s2p↑↑↑↑激發(fā)態(tài)sp3雜化軌道雜化↑↑↑↑視頻1、定義：外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來，重新組合新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。一、雜化軌道理論只有能量相近的原子軌道才能雜化解釋：當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí)，碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道會(huì)發(fā)生混雜，得到4個(gè)新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個(gè)頂角，夾角109°28'，稱為sp3雜化軌道，表示這4個(gè)軌道是由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化形成的。當(dāng)碳原子跟4個(gè)氫原子結(jié)合時(shí)，碳原子以4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)C-Hσ鍵，因此呈正四面體形的空間結(jié)構(gòu)。雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。重疊程度增大只有在形成分子時(shí)才能雜化，孤立的原子不可能發(fā)生雜化2、雜化軌道的形成及其特點(diǎn)價(jià)層電子空軌道雜化軌道

軌道總數(shù)不變，角度和形狀發(fā)生變化，成鍵時(shí)釋放能量較多，軌道重疊程度增大，生成的分子更穩(wěn)定。激發(fā)軌道重新組合成對(duì)電子中的一個(gè)與激發(fā)電子鄰近能量相近、類型不同的原子軌道3、雜化軌道的類型（1）sp3雜化軌道——CH4分子的形成xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而得。sp3雜化軌道的夾角為109°28′，呈空間正四面體形(如CH4、CF4、CCl4)。[思考]BF3分子是平面正三角形，F(xiàn)原子位于正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，B原子位于分子中心，分子中鍵角均為120°，雜化軌道理論如何解釋？2s2p↑↓↑基態(tài)激發(fā)2s2p↑↑激發(fā)態(tài)↑sp2雜化軌道雜化↑↑↑未雜化軌道σσσ120°F原子的2p軌道（2）sp2雜化軌道——BF3分子的形成xyzzxyzxyzxyz120°sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而得。sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形(如BF3)。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。[思考]氣態(tài)BeCl2分子是直線形，Cl原子位于Be原子的兩側(cè)，BeCl2分子中鍵角為180o。雜化軌道理論如何解釋？2s2p↑↓基態(tài)激發(fā)2s2p↑↑激發(fā)態(tài)雜化sp雜化軌道↑↑未雜化軌道氯原子的3p軌道σσ

（3）sp雜化軌道——BeCl2分子的形成xyzxyzzxyzxyzsp雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而得。sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形(如BeCl2)。分子的空間結(jié)構(gòu)主要取決于原子軌道的雜化類型。180°Ⅰ.2s軌道與3p軌道能否形成sp2雜化軌道?思考與交流Ⅱ.用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間結(jié)構(gòu)。①當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí)，由于孤電子對(duì)參與互相排斥，使分子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形態(tài)發(fā)生變化。②如水分子的氧原子的sp3雜化軌道中有2個(gè)被孤電子對(duì)占據(jù)，其分子不呈正四面體形，而呈V形；③氨分子的氮原子的sp3雜化軌道中有1個(gè)被孤電子對(duì)占據(jù)，氨分子不呈正四面體形，而呈三角錐形。

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。（4）雜化類型的判斷①因?yàn)殡s化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對(duì)，而兩個(gè)原子之間只能形成一個(gè)σ鍵，故有下列關(guān)系:中心原子的雜化軌道數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（中心原子結(jié)合的電子數(shù)）+孤電子對(duì)數(shù)，再由雜化軌道數(shù)判斷雜化類型。中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)規(guī)律：代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型CO2CH2OSO2H2O0+2=2sp0+3=3sp21+2=32+2=4sp2sp3234spsp2sp3②通過看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判斷若有1個(gè)三鍵或2個(gè)雙鍵，則其中有2個(gè)π鍵，用去2個(gè)p軌道，形成的是sp雜化；若有1個(gè)雙鍵則其中必有1個(gè)π鍵，用去1個(gè)p軌道，形成的是sp2雜化；若全部是單鍵，則形成sp3雜化。③根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷④根據(jù)雜化軌道的立體構(gòu)型判斷雜化軌道之間的夾角180°120°109°28′spsp2sp3雜化軌道的立體構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形或三角錐形spsp2sp35、雜化軌道與分子空間構(gòu)型價(jià)電子對(duì)數(shù)VSEPR模型VSEPR模型名稱雜化軌道數(shù)中心原子的雜化軌道類型分子的空間構(gòu)型實(shí)例BeCl2

SO2H2O

SO3NH3CH4直線形平面三角形四面體形平面三角形四面體形正四面體形spsp2sp3sp2sp3sp3直線形V形V形平面三角形三角錐形正四面體形234344234344在高中階段學(xué)習(xí)中，影響鍵角大小的因素主要有三：一是中心原子的雜化類型；二是中心原子的孤電子對(duì)數(shù)；三是中心原子的電負(fù)性大小等。1.中心原子雜化類型不同的粒子，鍵角大小為：sp雜化＞sp2雜化＞sp3雜化如鍵角：CH≡CH＞CH2==CH2＞CH4。2.中心原子雜化方式相同的粒子，由于斥力：孤電子對(duì)與孤電子對(duì)之間＞孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間＞成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間，孤電子對(duì)數(shù)越多，對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大，鍵角越小。如鍵角：CH4＞NH3＞H2O。3.中心原子雜化方式相同且孤電子對(duì)數(shù)目也相同時(shí)，中心原子的電負(fù)性越大，鍵角越大。如H2O、H2S中，電負(fù)性：O＞S，即鍵角：H2O(105°)＞H2S(92.3°)。鍵角的判斷與比較另外：同一粒子中不同共價(jià)鍵的鍵角，由于斥力：雙鍵間＞雙鍵與單鍵間＞單鍵間，則鍵角大小不同。如甲醛中：

，鍵角α＞β。拓展延伸1、判斷正誤(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。(

)【鞏固訓(xùn)練】D2、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3、在乙烯(CH2＝CH2)分子中有5個(gè)σ鍵、一個(gè)π鍵，它們分別是（）A．sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵B．sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵C．C—H之間是sp2形成的σ鍵，C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵D．C—C之間是sp2形成的σ鍵，C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵A4、下列分子的空間構(gòu)型可用sp2雜化軌道來解釋的是(

)①BF3

②CH2=CH2

③苯

④CH≡CH⑤BeCl2

⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥A5、指出下列原子的雜化軌道類型、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,空間結(jié)構(gòu)為

;

(2)CH2O中的C為

雜化,空間結(jié)構(gòu)為

;

(3)CCl4分子中的C為

雜化,空間結(jié)構(gòu)為

;

(4)H2S分子中的S為