4.1.1 分子的空間結(jié)構(gòu)模型（雜化軌道理論）課件 高二下學(xué)期蘇教版（2019）選擇性必修2

專題4分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)第一單元

分子的空間結(jié)構(gòu)4.1.1分子的空間結(jié)構(gòu)模型

雜化軌道理論［課標要求］能根據(jù)給定的信息分析常見簡單分子的空間結(jié)構(gòu)；能利用相關(guān)理論解釋簡單的共價分子的空間結(jié)構(gòu)。多樣的分子空間結(jié)構(gòu)Ｖ形（又稱角形）直線形平面三角形三角錐形

你思考過這些問題嗎？（1）C原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4而不是CH2？（2）CH4分子為什么具有正四面體的空間結(jié)構(gòu)？溫故知新

在形成CH4分子的過程中，碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道。這樣，1個2s軌道和3個2p軌道“混雜”，形成能量相等、成分相同的4個sp3雜化軌道。2p2s2s2psp34個sp3雜化軌道躍遷

sp3雜化基態(tài)激發(fā)態(tài)1、sp3雜化碳原子的4個sp3雜化軌道指向正四面體的4個頂點，每個軌道上都有一個未成對電子。

碳原子的4個sp3雜化軌道分別與H原子的1s軌道重疊，形成4個相同的σ鍵，從而形成CH4分子。CH4分子中C—H鍵之間的夾角——鍵角都是109o28＇

正四面體結(jié)構(gòu)的分子或離子的中心原子，一般采用sp3雜化軌道形成共價鍵，如CCl4、NH4+、SO42-、PO43-、ClO4-等。金剛石中的碳原子、晶體硅和石英（SiO2）晶體中的硅原子也是采用sp3雜化軌道形成共價鍵的。金剛石CCl4科學(xué)史話

化學(xué)家鮑林

鮑林是一位著名的化學(xué)家。他在多個領(lǐng)域都作出了重大貢獻，曾兩次榮獲諾貝爾獎（1954年化學(xué)獎，1962年和平獎）。

鮑林系統(tǒng)地研究了化學(xué)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)三者的關(guān)系，于1931年提出了雜化軌道理論。他在化學(xué)研究中創(chuàng)造性地提出了許多新的概念。例如，原子的共價半徑、金屬半徑、離子半徑、元素電負性標度等，這些概念的應(yīng)用，對現(xiàn)代化學(xué)、凝聚態(tài)物理的發(fā)展都有重要的意義。鮑林還是分子生物學(xué)的奠基人之一。他花了很多時間研究生物大分子，特別是蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。1955年，鮑林和世界著名科學(xué)家愛因斯坦、羅素、約里奧·居里、玻恩等，簽署了“呼吁科學(xué)家共同反對發(fā)展毀滅性武器，反對戰(zhàn)爭，保衛(wèi)和平”的宣言。由于鮑林對和平事業(yè)的貢獻，他于1962年榮獲了諾貝爾和平獎。鮑林在以“科學(xué)與和平”為題發(fā)表的諾貝爾和平獎領(lǐng)獎演說中說道：“在我們這個世界歷史的新時代，世界問題不能用戰(zhàn)爭和暴力來解決，而是要按對所有人都公平、對一切國家都平等的方式，根據(jù)世界法律來解決?！盉F3和氣態(tài)BeCl2的分子結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。BF3是平面正三角形分子，F(xiàn)原子位于正三角形的三個頂點，B原子位于分子中心，分子中鍵角均為120°；氣態(tài)BeCl2是直線形分子，Cl原子位于Be原子的兩側(cè)，BeCl2分子中鍵角為180°。120°s軌道和p軌道參加的雜化，其雜化類型除了sp3雜化外，還有sp2雜化、sp雜化等，雜化軌道的空間分布如圖4-5所示。

請與同學(xué)討論下列問題：1.為了滿足生成BF3和BeCl2的結(jié)構(gòu)要求，在形成BF3和BeCl2分子時，B、Be原子的外圍電子排布應(yīng)如何改變？用軌道表示式表示B、Be原子的外圍電子結(jié)構(gòu)的改變。2.B、Be原子各用哪幾個原子軌道參與雜化？形成什么類型的雜化軌道？交流討論BF3

B：1s22s22p1

平面三角形3個sp2雜化軌道2s激發(fā)2p雜化2s2pB原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道。這樣，1個2s軌道和2個2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的3個sp2雜化軌道。3個sp2雜化軌道分別與F原子的2p軌道形成σ鍵2、sp2雜化2p3、sp雜化BeCl2

Be：1s22s2直線形2個sp雜化軌道2s激發(fā)2p雜化2s2p2pBe原子的1個2s軌道和1個2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的2個sp雜化軌道。2個sp雜化軌道分別與Cl原子的3p軌道形成σ鍵sp2雜化sp雜化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。學(xué)以致用

請用雜化軌道理論分析乙烷

、乙烯和乙炔分子的成鍵情況。

在C2H6分子中，C原子均采用sp3雜化，每個C原子的3個sp3軌道與3個H原子的1s軌道重疊形成3個C—Hσ鍵；2個C原子各以1個sp3軌道發(fā)生重疊形成1個C—Cσ鍵。乙烷

在C2H4分子中，C原子均采用sp2雜化，每個C原子的2個sp2軌道與2個H原子的1s軌道重疊形成2個C—Hσ鍵；2個C原子各以1個sp2軌道發(fā)生重疊形成1個C—Cσ鍵，各以1個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊，形成1個π鍵。在與溴發(fā)生加成反應(yīng)時，π鍵發(fā)生斷裂。乙烯乙炔

在C2H2分子中，C原子均采用sp雜化，每個C原子的1個sp軌道與1個H原子的1s軌道重疊形成1個C—Hσ鍵；2個C原子各以1個sp軌道發(fā)生重疊形成1個C—Cσ鍵，各以2個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊，形成2個π鍵。在與足量溴發(fā)生加成反應(yīng)時，2個π鍵發(fā)生斷裂。4、有機物中C、N雜化軌道類型的判斷方法

（1）、在有機物中，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。理解應(yīng)用1、－CHO、CH3COOH中的C雜化方式？2、Ⅱ中的C雜化方式？sp2sp氯吡苯脲中，氮原子的雜化軌道類型為