高中化学杂化轨道

1、2s 2px 2py 2pzh原子轨道：原子轨道：1s碳（碳（c）外层电子结构：）外层电子结构：思考：思考：价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个烷中四个c-hc-h的键长、键能相同及的键长、键能相同及h-c-hh-c-h的键角为的键角为109109 2828。因为按照我们已经学过的价键理论，甲。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的烷的4 4个个c-hc-h单键单键都应该是都应该是键键，然而，碳原子的，然而，碳原子的4 4个价层原子轨道是个价层原子

2、轨道是3 3个相互垂直的个相互垂直的2p2p轨道和轨道和1 1个球形个球形的的2s2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4 4个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠，原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子不可能得到四面体构型的甲烷分子。这是为什么呢？这是为什么呢？鲍林在价键理论基础上提出了鲍林在价键理论基础上提出了“杂化杂化”假设，假设，补充了价键理论的不足。补充了价键理论的不足。激发s2p2p2s2杂化3spsp3chch4 4分子（分子（spsp3 3杂化）杂化）三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论1、基本要点：、基本要点：在形成多原子分子的过程在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干中，中

3、心原子的若干能量相近能量相近的原子轨道的原子轨道重新组合形成一组新轨道。这种轨道重新重新组合形成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做轨道的杂化，所形成的新组合的过程叫做轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。轨道就称为杂化轨道。（一）、杂化轨道（一）、杂化轨道2、特点：、特点：杂化前后轨道数目不变杂化前后轨道数目不变 杂化后的轨道能量相同，形状相同杂化后的轨道能量相同，形状相同 （电子云一头大，一头小）（电子云一头大，一头小）主族元素的主族元素的ns、np轨道，过渡元轨道，过渡元素素ns、np、（、（n-1）d轨道轨道 同一个原子的同一个原子的1个个 ns 轨道与轨道与3个个 np 轨道进

4、行轨道进行杂化组合为杂化组合为 4个个sp3 杂化轨道杂化轨道 (含含1/4原原s轨道成轨道成份和份和3/4原原p轨道成份轨道成份)。 sp3 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是 ：109 28，杂化轨道空间构型杂化轨道空间构型：正四面体形正四面体形。1、sp3 杂化杂化c2h4(sp2杂化）杂化）2、sp2 杂化杂化平面正三角形平面正三角形120 同一原子中同一原子中 s轨道与轨道与 p轨道杂化形成轨道杂化形成 sp2杂化轨道。杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是：杂化轨道间的夹角是：杂化轨道空间构型杂化轨道空间构型：1个个 2个个3个个+例：例：5b 2p 2p 2s sp2 sp2杂化

5、杂化bf33、sp杂化杂化：同一原子中同一原子中 s轨道与轨道与 p轨道杂化形成轨道杂化形成 sp杂化轨道。杂化轨道。sp杂化轨道夹角为：杂化轨道夹角为：杂化轨道空间构型杂化轨道空间构型：直线形直线形1801个个1个个2个个2s6csp杂化杂化2pspppsp杂化杂化例：例： 4be 2p 2p 2s 两个两个sp杂化轨道杂化轨道becl24.sp3d杂化：由中心原子的一个杂化：由中心原子的一个 s 轨道、三轨道、三个个 p 轨道和一个轨道和一个d轨道杂化组合成轨道杂化组合成五个五个新的新的 sp3d 杂化轨道。杂化轨道。 杂化轨道夹角：杂化轨道夹角：90、 120杂化轨道空间构型：三角双锥杂

6、化轨道空间构型：三角双锥如：如：pcl5中的磷原子中的磷原子5.sp3d2杂化：由中心原子的一个杂化：由中心原子的一个 s 轨道、轨道、三个三个 p 轨道和两个轨道和两个d轨道杂化组合成六个新轨道杂化组合成六个新的的 sp3d2 杂化轨道。杂化轨道。 杂化轨道夹角：杂化轨道夹角：90杂化轨道空间构型：正八面体杂化轨道空间构型：正八面体如：如：sf6中的硫原子中的硫原子杂化类型杂化类型参加杂化的参加杂化的轨道轨道杂化轨道数杂化轨道数分子空间构型分子空间构型实实 例例价层电子价层电子对数对数s+ps+(2)ps+(3)p243 180 120四面体四面体2becl3ph4ch3bf4sicl3bc

7、l3nhsh2oh2234spsp2sp3杂化轨道间杂化轨道间的夹角的夹角直线形直线形平面三角形平面三角形三角锥三角锥v型型109.5 计算中心原子价电子对计算中心原子价电子对杂化轨道数杂化轨道数中心原子孤对电子对数中心原子结合的中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数原子数=价电子对数价电子对数结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未成键孤对电子键或者用来容纳未成键孤对电子0+2=2sp直线形直线形0平面三角形平面三角形0+3=3sp200+4=4sp3正四面体形正四面体形0平面形平面形0+3=3sp2000+2=2sp直线形直线形1+

8、3=4sp3三角锥形三角锥形1v形形2+2=4sp32化学式化学式杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道类型杂化轨道类型分子结构分子结构co2ch2och4c2h4中心原子孤中心原子孤对电子对数对电子对数c2h2nh3h2o杂化轨道数杂化轨道数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数=中心原子的价电子对数中心原子的价电子对数含c元素的化合物通过看中心原子c有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化； 如：co2 c2h2 hcn 如果有1个双键和2个单键则其中必有1个键，用去1个p

9、轨道，形成的是sp2杂化； 如：c2h4 ch2o 如果有4个单键，则形成sp3杂化。 如: ch4 c2h6试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况的成键情况 c c原子在形成乙烯分子时，碳原子的原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s2s轨道与轨道与2 2个个2p2p轨道发生杂化，形成轨道发生杂化，形成3 3个个spsp2 2杂化轨道，伸向平面正杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个三角形的三个顶点。每个c c原子的原子的2 2个个spsp2 2杂化轨道分杂化轨道分别与别与2 2个个h h原子的原子的1s1s轨道形成轨道形成2 2个相同的个相同的键，各自

10、剩键，各自剩余的余的1 1个个spsp2 2杂化轨道相互形成一个杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂键，各自没有杂化的化的l l个个2p2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一键。所以，在乙烯分子中双键由一个个键和一个键和一个键构成。键构成。 c c原子在形成乙炔分子时发生原子在形成乙炔分子时发生spsp杂化，两个杂化，两个碳原子以碳原子以spsp杂化轨道与氢原子的杂化轨道与氢原子的1s1s轨道结合形成轨道结合形成键。各自剩余的键。各自剩余的1 1个个spsp杂化轨道相互形成杂化轨道相互形成1 1个个键

11、，两个碳原子的未杂化键，两个碳原子的未杂化2p2p轨道分别在轨道分别在y y轴和轴和z z轴轴方向重叠形成方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。叁键相结合。练习：1.下列分子中中心原子的杂化轨道类型与其他三个都不一样下列分子中中心原子的杂化轨道类型与其他三个都不一样的是（的是（ ）a.hcn b.co2 c.becl2 d.pcl32 2、用、用paulingpauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是（下列说法不正确的是（ ）a a、c c原子的四个杂化轨道的能量一样原子的四个杂化轨

12、道的能量一样b b、c c原子的原子的sp3sp3杂化轨道之间夹角一样杂化轨道之间夹角一样c c、c c原子的原子的4 4个价电子分别占据个价电子分别占据4 4个个sp3sp3杂化轨道杂化轨道d d、c c原子有原子有1 1个个sp3sp3杂化轨道由孤对电子占据杂化轨道由孤对电子占据dd3 3、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：的几何构型：coco2 2 、 coco3 32-2- 、h h2 2s s、 phph3 3 4 4、乙炔分子中、乙炔分子中4 4个原子位于一条直线上，对其结构分子个原子位于一条直线上，对其结构分子如下：如下：（1 1）分子中的两个碳原子都发生了）分子中的两个碳原子都发生了 杂化，所得杂杂化，所得杂化轨道在空间位置的关系是化轨道在空间位置的关系是 ；（2 2）除了杂化轨道外，碳原子还有）除了杂化轨