《雜化軌道理論簡(jiǎn)介》參考課件

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2課時(shí)雜化軌道理論簡(jiǎn)介發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.知道雜化軌道理論的基本內(nèi)容。2.能根據(jù)雜化軌道理論確定簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)。sp32s2psp31．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成在形成CH4分子時(shí)，碳原子的一個(gè)____軌道和三個(gè)____軌道發(fā)生混雜，形成4個(gè)能量相等的____雜化軌道。4個(gè)____雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊形成4個(gè)C—H___鍵，所以4個(gè)C—H鍵是等同的。[基礎(chǔ)知識(shí)填充]2．雜化軌道的形成及其特點(diǎn)3．雜化軌道類(lèi)型及其空間結(jié)構(gòu)(1)sp3雜化軌道sp3雜化軌道是由___個(gè)s軌道和___個(gè)p軌道雜化形成的。sp3雜化軌道間的夾角是109°28′，空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_________(如下圖所示)。1正四面體形3平面三角形12120°(2)sp2雜化軌道sp2雜化軌道是由___個(gè)s軌道和___個(gè)p軌道雜化而成的。sp2雜化軌道間的夾角是______，呈___________(如下圖所示)。(3)sp雜化軌道sp雜化軌道是由___個(gè)s軌道和___個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角是_____，呈___________(如下圖所示)。180°11直線形微點(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)。雜化軌道類(lèi)型VSEPR模型典型分子空間結(jié)構(gòu)spCO2直線形sp2SO2V形sp3H2OV形sp2SO3平面三角形(4)VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類(lèi)型sp3NH3三角錐形sp3CH4正四面體形1．判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)(1)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。(

)(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角不一定相同。

(

)(3)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。

(

)(4)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。

(

)√××√[預(yù)習(xí)效果驗(yàn)收]2．能正確表示CH4中碳原子的成鍵方式的示意圖為(

)D【解析】

[碳原子的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子4個(gè)價(jià)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上，且自旋狀態(tài)相同。]3．ClO－、ClO2－、ClO3－、ClO4－中，中心原子Cl都是以sp3雜化軌道方式與O原子成鍵，則ClO－的空間結(jié)構(gòu)是________；ClO2－的空間結(jié)構(gòu)是________；ClO3－的空間結(jié)構(gòu)是________；ClO4－的空間結(jié)構(gòu)是__________。直線形V形三角錐形正四面體形[解析]

ClO－的組成決定其空間結(jié)構(gòu)為直線形。其他3種離子的中心原子的雜化方式都為sp3雜化，從離子的組成上看其空間結(jié)構(gòu)依次類(lèi)似于H2O、NH3、CH4(或NH4＋)。雜化類(lèi)型及分子空間結(jié)構(gòu)的判斷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：[情境探究](1)觀察上述雜化過(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能量相同。(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與3p不在同一能級(jí)，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：NH3分子中N原子的價(jià)電子排布式為2s22p3。1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p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，不與H原子形成共價(jià)鍵，sp3雜化軌道為正四面體形，但由于孤電子對(duì)的排斥作用，使3個(gè)N—H的鍵角變小，成為三角錐形的空間結(jié)構(gòu)。H2O分子中O原子的價(jià)電子排布式為2s22p4。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)雜化軌道是成對(duì)電子，不與H原子形成共價(jià)鍵，sp3雜化軌道為正四面體形，但由于2對(duì)孤電子對(duì)的排斥作用，使2個(gè)O—H的鍵角變得更小，成為V形的空間結(jié)構(gòu)。(4)CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類(lèi)型都為sp3，鍵角為什么依次減??？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，中心原子的孤電子對(duì)數(shù)依次為0個(gè)、1個(gè)、2個(gè)。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)：一般鍵角按sp、sp2、sp3順序依次減?。浑s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。1．雜化軌道理論要點(diǎn)(1)只有能量相近的原子軌道才能雜化。(2)雜化軌道數(shù)目和參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化軌道能量相同。(3)雜化改變?cè)熊壍赖男螤詈蜕煺狗较?，使原子形成的共價(jià)鍵更牢固。[核心突破](4)雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。(6)未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。2．中心原子軌道雜化類(lèi)型的判斷(1)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論、雜化軌道理論判斷分子構(gòu)型的思路：價(jià)層電子對(duì)――→雜化軌道數(shù)――→雜化類(lèi)型――→雜化軌道構(gòu)型。(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。判斷判斷判斷(3)有機(jī)物中碳原子雜化類(lèi)型的判斷：飽和碳原子采取sp3雜化，連接雙鍵的碳原子采取sp2雜化，連接三鍵的碳原子采取sp雜化。

1．下列分子中中心原子的雜化方式和分子的空間結(jié)構(gòu)均正確的是(

)A．C2H2：sp2、直線形 B．SO42－：sp3、三角錐形C．H3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形D[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練][解析]

[乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，每個(gè)碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp雜化，為直線形結(jié)構(gòu)；SO42－中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝4，孤電子對(duì)數(shù)為0，采取sp3雜化，為正四面體形；H3O＋中氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋1＝4，所以中心原子原子軌道為sp3雜化，該離子中含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；BF3分子中硼原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋0＝3，雜化軌道數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，所以其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。]2．下列說(shuō)法中正確的是(

)A．NCl3分子呈三角錐形，這是氮原子采取sp2雜化的結(jié)果B．sp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道C．中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形或三角錐形或V形D．AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)必為平面三角形C[解析][NCl3分子中心氮原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)＝

，因此NCl3分子中氮原子以sp3雜化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；sp3雜化軌道是原子最外電子層上的s軌道和3個(gè)p軌道“混雜”起來(lái)，形成能量相等、成分相同的4個(gè)軌道，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；一般中心原子采取sp3雜化的分子所得到的空間結(jié)構(gòu)為四面體形，如甲烷分子，但如果有雜化軌道被中心原子上的孤電子對(duì)占據(jù)，則空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如NH3、PCl3分子是三角錐形，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確。]3．計(jì)算下列各粒子中心原子的雜化軌道數(shù)、判斷中心原子的雜化軌道類(lèi)型、寫(xiě)出VSEPR模型名稱(chēng)。2

sp直線形4

sp3

正四面體形4

sp3

四面體形4

sp3

四面體形3

sp2

平面三角形1．下列關(guān)于雜化軌道的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．并不是所有的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．雜化軌道都用來(lái)成鍵D[解析][參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s與2s、2p的能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A、B正確；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時(shí)利用大的一頭，可使電子云的重疊程度更大，形成牢固的化學(xué)鍵，故C項(xiàng)正確；并不是所有的雜化軌道中都成鍵，也可以容納孤電子對(duì)(如NH3、H2O的形成)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．三氯化磷分子中的中心原子以sp3雜化，下列有關(guān)敘述正確的是(

)①3個(gè)P—Cl鍵長(zhǎng)、鍵角均相等②空間結(jié)構(gòu)為平面三角形③空間結(jié)構(gòu)為正四面體形④空間結(jié)構(gòu)為三角錐形A．①②

B．②③C．③④

D．①④D[解析][PCl3中P原子采取sp3雜化，有一對(duì)孤電子對(duì)，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于NH3分子，3個(gè)P—Cl鍵長(zhǎng)、鍵角均相等，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。]3．有關(guān)乙炔分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是(

)A．兩個(gè)碳原子采用sp雜化方式B．兩個(gè)碳原子采用sp2雜化方式C．每個(gè)碳原子都有兩個(gè)未雜化的2p軌道形成π鍵D．兩個(gè)碳原子形成兩個(gè)π鍵B[解析]

[乙炔中每個(gè)碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以碳原子采用sp雜化，A正確，B錯(cuò)誤；每個(gè)碳原子中兩個(gè)未雜化的2p軌道肩并肩重疊形成π鍵，C正確；兩個(gè)碳原子之間形成1個(gè)σ鍵2個(gè)π鍵，D正確。]4．下列關(guān)于原子軌道的說(shuō)法正確的是(

)A．雜化軌道形成共價(jià)鍵時(shí)，只能形成σ鍵不能形成π鍵B．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C．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D．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來(lái)而形成的A[解析]

[AB3型的共價(jià)化合物，A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化B,錯(cuò)誤;中心原子采取sp3雜化，軌道形狀是正四面體，但如果中心原子還有孤電子對(duì)，分子的空間結(jié)構(gòu)則不是正四面體，C錯(cuò)誤；CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個(gè)2s軌道與三個(gè)2p軌道雜化而成的，D錯(cuò)誤。]5．根據(jù)雜化軌道理論可以判斷分子的空間結(jié)構(gòu)，試根據(jù)相關(guān)知識(shí)填空：(1)AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______，其中As的雜化軌道類(lèi)型為_(kāi)_______。(2)CS