《雜化軌道理論簡介》參考課件

第二章分子結構與性質第二節(jié)分子的空間結構第2課時雜化軌道理論簡介發(fā)展目標體系構建1.知道雜化軌道理論的基本內容。2.能根據雜化軌道理論確定簡單分子的空間結構。sp32s2psp31．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成在形成CH4分子時，碳原子的一個____軌道和三個____軌道發(fā)生混雜，形成4個能量相等的____雜化軌道。4個____雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個C—H___鍵，所以4個C—H鍵是等同的。[基礎知識填充]2．雜化軌道的形成及其特點3．雜化軌道類型及其空間結構(1)sp3雜化軌道sp3雜化軌道是由___個s軌道和___個p軌道雜化形成的。sp3雜化軌道間的夾角是109°28′，空間結構為__________(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s軌道和___個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s軌道和___個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鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。雜化軌道類型VSEPR模型典型分子空間結構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型sp3NH3三角錐形sp3CH4正四面體形1．判斷正誤(對的在括號內打“√”，錯的在括號內打“×”。)(1)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數目相同，但能量不同。(

)(2)雜化軌道間的夾角與分子內的鍵角不一定相同。

(

)(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結構都是正四面體形。

(

)(4)凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。

(

)√××√[預習效果驗收]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個等性的雜化軌道，因此碳原子4個價電子分占在4個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－的空間結構是________；ClO2－的空間結構是________；ClO3－的空間結構是________；ClO4－的空間結構是__________。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構為直線形。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構依次類似于H2O、NH3、CH4(或NH4＋)。雜化類型及分子空間結構的判斷在形成多原子分子時，中心原子價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程，叫做軌道的雜化。雙原子分子中，不存在雜化過程。例如sp雜化、sp2雜化的過程如下：[情境探究](1)觀察上述雜化過程，分析原子軌道雜化后，數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，能量相差較大。(3)用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間結構？提示：NH3分子中N原子的價電子排布式為2s22p3。1個2s軌道和3個2p經雜化后形成4個sp3雜化軌道，其中3個雜化軌道中各有1個未成對電子，分別與H原子的1s軌道形成共價鍵，另1個雜化軌道中是成對電子，不與H原子形成共價鍵，sp3雜化軌道為正四面體形，但由于孤電子對的排斥作用，使3個N—H的鍵角變小，成為三角錐形的空間結構。H2O分子中O原子的價電子排布式為2s22p4。1個2s軌道和3個2p軌道經雜化后形成4個sp3雜化軌道，其中2個雜化軌道中各有1個未成對電子，分別與H原子的1s軌道形成共價鍵，另2個雜化軌道是成對電子，不與H原子形成共價鍵，sp3雜化軌道為正四面體形，但由于2對孤電子對的排斥作用，使2個O—H的鍵角變得更小，成為V形的空間結構。(4)CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都為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數依次為0個、1個、2個。由于孤電子對對共用電子對的排斥作用使鍵角變小，孤電子對數越多排斥作用越大，鍵角越小。比較鍵角時，先看中心原子雜化類型，雜化類型不同時：一般鍵角按sp、sp2、sp3順序依次減??；雜化類型相同時，中心原子孤電子對數越多，鍵角越小。1．雜化軌道理論要點(1)只有能量相近的原子軌道才能雜化。(2)雜化軌道數目和參與雜化的原子軌道數目相等，雜化軌道能量相同。(3)雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。[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。(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型的判斷(1)利用價層電子對互斥理論、雜化軌道理論判斷分子構型的思路：價層電子對――→雜化軌道數――→雜化類型――→雜化軌道構型。(2)根據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)有機物中碳原子雜化類型的判斷：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構均正確的是(

)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[對點訓練][解析]

[乙炔的結構式為H—C≡C—H，每個碳原子價層電子對個數是2且不含孤電子對，所以C原子采用sp雜化，為直線形結構；SO42－中硫原子的價層電子對數＝4，孤電子對數為0，采取sp3雜化，為正四面體形；H3O＋中氧原子的價層電子對數＝3＋1＝4，所以中心原子原子軌道為sp3雜化，該離子中含有一個孤電子對，所以其空間結構為三角錐形；BF3分子中硼原子價層電子對數＝3＋0＝3，雜化軌道數為3，孤電子對數為0，所以其空間結構為平面三角形。]2．下列說法中正確的是(

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

，因此NCl3分子中氮原子以sp3雜化，選項A錯誤；sp3雜化軌道是原子最外電子層上的s軌道和3個p軌道“混雜”起來，形成能量相等、成分相同的4個軌道，選項B錯誤；一般中心原子采取sp3雜化的分子所得到的空間結構為四面體形，如甲烷分子，但如果有雜化軌道被中心原子上的孤電子對占據，則空間結構發(fā)生變化，如NH3、PCl3分子是三角錐形，選項D錯誤，選項C正確。]3．計算下列各粒子中心原子的雜化軌道數、判斷中心原子的雜化軌道類型、寫出VSEPR模型名稱。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．下列關于雜化軌道的說法錯誤的是(

)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，形成牢固的化學鍵，故C項正確；并不是所有的雜化軌道中都成鍵，也可以容納孤電子對(如NH3、H2O的形成)，故D項錯誤。]2．三氯化磷分子中的中心原子以sp3雜化，下列有關敘述正確的是(

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

B．②③C．③④

D．①④D[解析][PCl3中P原子采取sp3雜化，有一對孤電子對，結構類似于NH3分子，3個P—Cl鍵長、鍵角均相等，空間結構為三角錐形。]3．有關乙炔分子中的化學鍵描述不正確的是(

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

[乙炔中每個碳原子價層電子對數是2且不含孤電子對，所以碳原子采用sp雜化，A正確，B錯誤；每個碳原子中兩個未雜化的2p軌道肩并肩重疊形成π鍵，C正確；兩個碳原子之間形成1個σ鍵2個π鍵，D正確。]4．下列關于原子軌道的說法正確的是(

)A．雜化軌道形成共價鍵時，只能形成σ鍵不能形成π鍵B．凡AB3型的共價化合物，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，其空間結構都是正四面體形D．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的A[解析]

[AB3型的共價化合物，A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化B,錯誤;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，分子的空間結構則不是正四面體，C錯誤；CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個2s軌道與三個2p軌道雜化而成的，D錯誤。]5．根據雜化軌道理論可以判斷分子的空間結構，試根據相關知識填空：(1)AsCl3分子的空間結構為________，其中As的雜化軌道類型為________。(2)CS