2.2.1杂化轨道理论学习课程

1、等电子原理等电子原理 化学通式化学通式相同且相同且价电子总数价电子总数相等的相等的分子或离子具有相同的结构特征。分子或离子具有相同的结构特征。符合等电子原理的分子或离子互为符合等电子原理的分子或离子互为等电子体。等电子体。等电子体有相似的性质。等电子体有相似的性质。等电子原理的某些应用：等电子原理的某些应用：（1 1）判断一些简单分子或离子的立体构）判断一些简单分子或离子的立体构型：型：等电子体一般有相同的立体构型等电子体一般有相同的立体构型（2 2）制造新材料方面的应用。制造新材料方面的应用。第一页，编辑于星期五：点 十二分。1 1、根据等电子原理，判断下列、根据等电子原理，判断下列各组分子

2、属于等电子体的是各组分子属于等电子体的是 A. H2O、H2S B. HF、NH3 C. CO、CO2 D. NO2、SO2A第二页，编辑于星期五：点 十二分。2 2、在短周期元素组成的物质中，、在短周期元素组成的物质中，与与NO2互为等电子体的分子互为等电子体的分子有有： 、 。H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArO3 SO2 第三页，编辑于星期五：点 十二分。杂化轨道理论杂化轨道理论第二节第二节 共价键与分子的立体构型共价键与分子的立体构型第四页，编辑于星期五：点 十二分。一、一些典型分子的立体构型一、一些典型分子的立体构型104.5 第五

3、页，编辑于星期五：点 十二分。 甲烷的甲烷的4 4个个CHCH单键都应该单键都应该是是键，然而，碳原子的键，然而，碳原子的4 4个价层个价层原子轨道是原子轨道是3 3个相互垂直的个相互垂直的2p2p轨道轨道和和1 1个球形的个球形的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，不原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。可能得到四面体构型的甲烷分子。甲烷为什么是正四面体构型？甲烷为什么是正四面体构型？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论化轨道理论思考思考第六页，编辑于星期五：点 十二分。碳原子价电子碳原子价电子: :

4、2s22p2第七页，编辑于星期五：点 十二分。 杂化轨道理论杂化轨道理论杂化：杂化：原子内部能量相近的原子轨道，原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化。子轨道的杂化。杂化轨道：杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道。组新轨道。杂化轨道类型：杂化轨道类型：spsp1 1、spsp2 2、spsp3 3等杂化结果：等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道。等成键能力更强的原子轨道。杂化轨道用于杂化轨道用于: :容纳容纳键电子和孤对电子

5、键电子和孤对电子第八页，编辑于星期五：点 十二分。例：CH4分子形成分子形成2s2p2s2p第九页，编辑于星期五：点 十二分。为了四个杂化轨道在空间为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的尽可能远离，使轨道间的排斥最小，四个杂化轨道排斥最小，四个杂化轨道的伸展方向分别指向正四的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。面体的四个顶点。第十页，编辑于星期五：点 十二分。由由1 1个个s s轨道和轨道和3 3个个p p轨道轨道混杂混杂并重新组并重新组合成合成4 4个能量与形状完全相同的轨个能量与形状完全相同的轨道。道。由于每个轨道中都含有由于每个轨道中都含有1/41/4的的s s轨道成轨道成分和分和

6、3/43/4的的p p轨道成分，因此我们把这轨道成分，因此我们把这种轨道称之为种轨道称之为spsp3 3杂化轨道。杂化轨道。第十一页，编辑于星期五：点 十二分。四个四个H H原子分别以原子分别以4 4个个s s轨道与轨道与C C原子上的原子上的四个四个spsp3 3杂化轨道相互重叠后，就形成杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同了四个性质、能量和键角都完全相同的的S-SPS-SP3 3键键，形成一个正四面体构型，形成一个正四面体构型的分子。的分子。 109.5第十二页，编辑于星期五：点 十二分。 杂化轨道理论杂化轨道理论形成分子时，由于原子间的相互形成分子时，由于原子间的相

7、互作用，使同一原子内部能量相近作用，使同一原子内部能量相近的不同类型原子轨道重新组合形的不同类型原子轨道重新组合形成的一组新的能量相同的杂化轨成的一组新的能量相同的杂化轨道。有道。有多少个原子轨道多少个原子轨道发生杂化发生杂化就形成就形成多少个杂化轨道多少个杂化轨道。第十三页，编辑于星期五：点 十二分。 杂化轨道的电子云一头大，杂化轨道的电子云一头大，一头小，一头小，成键时利用大的一头，成键时利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大可以使电子云重叠程度更大，从，从而形成稳定的化学键。即而形成稳定的化学键。即杂化轨杂化轨道增强了成键能力道增强了成键能力。 第十四页，编辑于星期五：点 十二分。 杂化

8、轨道之间在空间取杂化轨道之间在空间取最最大夹角大夹角分布，使相互间的分布，使相互间的排斥能排斥能最小最小，故形成的键较稳定。不同，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间夹角不同，类型的杂化轨道之间夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。的空间构型。 第十五页，编辑于星期五：点 十二分。2、sp1杂化 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨杂化成新轨道；一个道；一个 s 轨道和一个轨道和一个 p 轨道杂化轨道杂化组合成两个新的组合成两个新的 sp1 杂化轨道。杂化轨道。例： BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激发态杂

9、化杂化键合键合直线形直线形sp杂化态杂化态直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180第十六页，编辑于星期五：点 十二分。3 3、spsp2 2 杂化杂化sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形2s2pB的基态的基态2s2p激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态BF3分子形成分子形成BF FFFBF1200F第十七页，编辑于星期五：点 十二分。 乙烯中的在轨道杂化时，乙烯中的在轨道杂化时，有一个有一个轨道未参与杂化，轨道未参与杂化，只是的只是的s s与两个与两个p p轨道发生杂化，形成三个轨道发生杂化，形成三个相同的相同的spsp2 2杂化轨道，三个杂化轨道

10、，三个spsp2 2杂化杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶轨道分别指向平面三角形的三个顶点。点。未杂化未杂化p p轨道垂直于轨道垂直于spsp2 2杂化轨杂化轨道所在平面。道所在平面。杂化轨道间夹角为杂化轨道间夹角为120120。第十八页，编辑于星期五：点 十二分。 为什么氨分子为什么氨分子的键角是的键角是107.3？第十九页，编辑于星期五：点 十二分。 3NHNHHH杂化3sp2ps2第二十页，编辑于星期五：点 十二分。OH2HOH杂化3sp3sp2ps2OHH为什么水分子是为什么水分子是V V型型非直线型非直线型? ?第二十一页，编辑于星期五：点 十二分。碳 原 子 的 p 轨 道用杂化轨

11、道理论解释苯分子的结构：用杂化轨道理论解释苯分子的结构：第二十二页，编辑于星期五：点 十二分。C为为sp2杂化杂化所有原子（所有原子（12个）处于同一平面个）处于同一平面 分子中分子中6个碳原子个碳原子 未杂未杂 化的化的2p轨道上轨道上 的未成对电子的未成对电子重叠结重叠结果形成了一个闭合的、环状的果形成了一个闭合的、环状的大大键键 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )第二十三页，编辑于星期五：点 十二分。杂化类型杂化类型spsp2sp3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1个个s + 1个个p1个个s + 2个个p1个个s + 3个个p杂化轨道数杂化轨道数2个个sp杂

12、化轨道杂化轨道3个个sp2杂化轨道杂化轨道4个个sp3杂化轨道杂化轨道杂化轨道间杂化轨道间夹角夹角180o120o109.5o空间构型空间构型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2，C2H2BF3, BCl3CH4，CCl4小结：小结：spsp型的三种杂化型的三种杂化第二十四页，编辑于星期五：点 十二分。非中心原子：非中心原子：Cl、F、Br、I=H 提示提示： 中心原子：同主族的可以互换中心原子：同主族的可以互换（如（如N=P、S=O等）等） 通常双原子分子中没有发生杂化通常双原子分子中没有发生杂化 第二十五页，编辑于星期五：点 十二分。【思考】【思考】 写出下列分子

13、的的杂化轨道类型写出下列分子的的杂化轨道类型及空间构型及空间构型 NH3、BeCl2、PCl3、BF3、H2O、H2S 、SiCl4、CH3F、NCl3、CS2 、Cl2O第二十六页，编辑于星期五：点 十二分。1 1、下列分子中的中心原子杂化、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是轨道的类型相同的是 ( ) ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B【随堂练习】【随堂练习】第二十七页，编辑于星期五：点 十二分。2 2、对、对SOSO2 2与与COCO2 2说法正确的是说法正确的是( )( ) A A、都是直线形结构、都是直线形结构 B

14、B、中心原子都采取、中心原子都采取spsp杂化轨道杂化轨道 C C、S S原子和原子和C C原子上都没有孤对原子上都没有孤对电子电子 D D、SOSO2 2为为V V形结构，形结构，COCO2 2为直线形为直线形结构结构D第二十八页，编辑于星期五：点 十二分。3 3、在乙烯分子中有、在乙烯分子中有5 5个个键、一个键、一个键，键，它们分别是（它们分别是（ ）A A、spsp2 2杂化轨道形成杂化轨道形成键、未杂化的键、未杂化的2p2p轨道形成轨道形成键键B B、spsp2 2杂化轨道形成杂化轨道形成键、未杂化的键、未杂化的2p2p轨道形成轨道形成键键C C、C-HC-H之间是之间是spsp2

15、2形成的形成的键，键，C-CC-C之间之间是未参加杂化的是未参加杂化的2p2p轨道形成的轨道形成的键键D D、C-CC-C之间是之间是spsp2 2形成的形成的键，键，C-HC-H之间之间是未参加杂化的是未参加杂化的2p2p轨道形成的轨道形成的键键A第二十九页，编辑于星期五：点 十二分。4 4、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（烷是正四面体形，这是因为（ ）A A、两种分子的中心原子的杂化轨道类、两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，型不同，NHNH3 3为为spsp2 2型杂化，而型杂化，而CHCH4 4是是spsp3 3型型杂化。杂

16、化。B B、NHNH3 3分子中分子中N N原子形成三个杂化轨道，原子形成三个杂化轨道，CHCH4 4分子中分子中C C原子形成原子形成4 4个杂化轨道。个杂化轨道。C C、NHNH3 3分子中有一对未成键的孤对电子，分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。它对成键电子的排斥作用较强。D D、氨气分子是极性分子而甲烷是非极、氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。性分子。C第三十页，编辑于星期五：点 十二分。第第2 2节节 共价键与分子的空间构型共价键与分子的空间构型第第2 2课时课时 杂化轨道的判断方法杂化轨道的判断方法第三十一页，编辑于星期五：点 十二分。1 1、了解中心原

17、子杂化方式及杂、了解中心原子杂化方式及杂化方式和分子空间构型的判断化方式和分子空间构型的判断方法（方法（公式一公式一）。）。2 2、了解、了解等电子原理。等电子原理。3 3、理解价电子对互斥理论的理解价电子对互斥理论的含义，并会应用含义，并会应用价电子对互斥价电子对互斥模型判断分子空间构型模型判断分子空间构型（m+nm+n）。第三十二页，编辑于星期五：点 十二分。 对对ABABm m型型分子或离子，中心原分子或离子，中心原子子A A价层电子对（包括成键电子对价层电子对（包括成键电子对和孤对电子）之间存在排斥力，将和孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相使分子中的原子处于尽可

18、能远的相对位置上，以使各原子之间斥力最对位置上，以使各原子之间斥力最小，分子体系能量最低。小，分子体系能量最低。二、价电子对互斥理论二、价电子对互斥理论1 1、理论要点：、理论要点：第三十三页，编辑于星期五：点 十二分。2电子对数电子对数目与立体目与立体 结构结构4356电子对数电子对数目与立体目与立体 结构结构2 2、模型：、模型：第三十四页，编辑于星期五：点 十二分。一个分子或离子中的价层电子对在一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布（即含空间的分布（即含孤对电子孤对电子的的VSEPRVSEPR模型）模型） 2 3 4 5 62 3 4 5 6 直线形直线形. .平面三角形平面三角形.

19、.正四面体正四面体. .三角双三角双 正八面体正八面体 锥体锥体. .第三十五页，编辑于星期五：点 十二分。C. .H. .H. .HH. . .N. . . .HHHC HHHHOHHCHHO= =NHHHC = =O= =O23423000O. .HH. . . .21直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形V形形三角锥形三角锥形HH. .C. . .O. . . .C. . . . .OO.代表物代表物阅读课本阅读课本P44思考并填写下列表格：思考并填写下列表格：电子式电子式结构式结构式中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数中心原子中心原子孤孤对电子对电子对数对数空间构型空

20、间构型CO2CH2OCH4H2ONH3第三十六页，编辑于星期五：点 十二分。分子或离子分子或离子结构式结构式VSEPR模型模型分子或离子的立体结构分子或离子的立体结构HCNNH4 +H3O+SO2 BF3N HHHH+H C NBFF FS = =O= = OOHHH+第三十七页，编辑于星期五：点 十二分。0+2=2SP直线形直线形0+3=3SP2平面三角形平面三角形0+4=4SP3正四面体形正四面体形1+2=3SP2V形形1+3=4SP3三角锥形三角锥形2+2=4SP3V形形代表物代表物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CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述

21、信息完成下表：结合上述信息完成下表：第三十八页，编辑于星期五：点 十二分。sp1杂化sp2杂化直线型直线型1801800 0平面三角形平面三角形1201200 0第三十九页，编辑于星期五：点 十二分。sp3杂化杂化 正四面体正四面体第四十页，编辑于星期五：点 十二分。sp2杂化平面构型 1200C2H4 ( (乙烯乙烯) )分子的空间构型分子的空间构型第四十一页，编辑于星期五：点 十二分。第四十二页，编辑于星期五：点 十二分。大大 键键 苯苯C6H6第四十三页，编辑于星期五：点 十二分。三角锥型 107.30V型 104.50第四十四页，编辑于星期五：点 十二分。形形色色的分子形形色色的分子O2HClH2OCO2第四十五页，编辑于星期五：点 十二分。C2H2CH2OCOCl2NH3P4第四十六页，编辑于星期五：点 十二分。CH4CH3