2.1-杂化轨道理论简介ppt课件

1、杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介分析思考：分析思考： 、写出、写出C原子电子排布的轨道表示式，并原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：由此推测：CH分子的分子的C原子有没有可能原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？键？、如果、如果C原子就以个轨道和个轨道原子就以个轨道和个轨道上的单电子，分别与四个原子的轨道上的上的单电子，分别与四个原子的轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与相同？这与CH分子的实际情况是否吻合？分子的实际情况是否吻合？ :/fhedu 如何才能使如何才能使CH分

2、子中的分子中的C原子与四个原子与四个H原子形成完原子形成完全等同的四个共价键呢？全等同的四个共价键呢？10928原子轨道？伸展方向？看看杂化轨道理论的解释：看看杂化轨道理论的解释： 由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道混杂并重新组合成轨道混杂并重新组合成4个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。 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轨道成分和轨道成分和3/43/4的的p p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为 sp3sp3杂杂化轨道。化轨道。 为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的

3、排斥最小，使轨道间的排斥最小，4 4个杂化轨道的伸展个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。方向分别指向正四面体的四个顶点。 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、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的能量和键角都完全相同的S-SP3键，形成一个正键，形成一个正四面体构型的分子。四面体构型的分子。 10928 通过以上的学习，以CH4为例，谈谈你对“杂化及“杂化轨道的理解。 C原子为什么要进行“杂化”？ C原子是如何进行“杂化的？ “杂化轨道有哪些特点？ 通过分析CH2=CH2分子的

4、结构，你认为分子中的C原子是否也需要“杂化”？它又应该进行怎样的“杂化”？ 由由1个个s轨道和轨道和2个个p轨道混杂并重新组合成轨道混杂并重新组合成3个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。 由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/31/3的的s s轨道成分和轨道成分和2/32/3的的p p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为sp2sp2杂化轨道。杂化轨道。sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图sp2sp2杂化轨道的形成和特点：杂化轨道的形成和特点： 由由1 1个个s s轨道与轨道与2 2个个p p轨道组合

5、成轨道组合成3 3个个sp2 sp2 杂化轨道的过程称为杂化轨道的过程称为sp2 sp2 杂化。每杂化。每个个sp2 sp2 杂化轨道中含有杂化轨道中含有1/31/3的的s s轨道成分和轨道成分和2/32/3的的p p轨道成分。轨道成分。 为使轨道间的排斥能最小，为使轨道间的排斥能最小，3 3个个sp2sp2杂化杂化轨道呈正三角形分布，夹角为轨道呈正三角形分布，夹角为12001200。当。当3 3个个sp2sp2杂化轨道分别与其他杂化轨道分别与其他3 3个相同原子的轨道个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面三角形构型的分重叠成键后，就会形成平面三角形构型的分子。子。 根据以上对根据以上对SP

6、2杂化过程的分析，自己杂化过程的分析，自己尝试推测一下乙烯分子中尝试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型原子的杂化类型和成键情况，尤其是和成键情况，尤其是C=C的形成情况？的形成情况？ 现在你能否解释乙烯分子的结构和性质现在你能否解释乙烯分子的结构和性质特点了？特点了？ 由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道混杂并重新组合成轨道混杂并重新组合成2个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。 由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/2的的s轨道成分和轨道成分和1/2的的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为SP杂化轨道。杂化轨道。SP杂化轨道杂

7、化轨道 sp sp杂化轨道的形成及特点：杂化轨道的形成及特点： 由由1 1个个s s轨道和轨道和1 1个个p p轨道轨道“混杂成混杂成2 2个个spsp杂化轨杂化轨道的过程称为道的过程称为spsp杂化，所形成的轨道称为杂化，所形成的轨道称为spsp杂化轨道。杂化轨道。 为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为1800 1800 。当。当2 2个个spsp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线型分子。形成直线型分子。 sp杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图1、杂化轨道、杂化轨道 原子中能量相近

8、的几个轨道间通过相互的混原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混杂后，形成相同数量的几个能量与形状都相同的杂后，形成相同数量的几个能量与形状都相同的新轨道。新轨道。2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型 （1SP3杂化轨道杂化轨道 （2SP2杂化轨道杂化轨道 （3SP杂化轨道杂化轨道杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1 1个个 s + 1s + 1个个p p1 1个个s + 2s + 2个个p p1 1个个s + 3s + 3个个p p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4

9、4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角1801800 01201200 01091090 0 2828 空空 间间 构构 型型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2 , C2H2BF3 , C2H4CH4 , CCl4三种三种SP杂化轨道的比较杂化轨道的比较 实例分析实例分析1： 试分析试分析BeCl2分子的形成和空间构型。分子的形成和空间构型。 Be Be原子的价层电子排布为原子的价层电子排布为2s2 2s2 。在形成。在形成BeCl2 BeCl2 分子的过程中，分子的过程中，BeBe原子的原子的1 1个个2s2s电子被激发到电子被激发到2p

10、2p空空轨道，价层电子排布变为为轨道，价层电子排布变为为2s1 2px1 2s1 2px1 。这。这2 2个含个含有单电子的有单电子的2s2s轨道和轨道和2px2px轨道进行轨道进行spsp杂化，组成夹杂化，组成夹角为角为1800 1800 的的2 2个能量相同的个能量相同的spsp杂化轨道，其形成杂化轨道，其形成过程可表示为：过程可表示为：理论分析：理论分析：Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成轨道重叠，形成2个个sp-p的的键，所以键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。分子的空间构型为直线。实验测定：

11、实验测定：BeCl2分子中有分子中有2个完全等同的个完全等同的Be-Cl键，键，键角为键角为1800 ，分子的空间构型为直线。，分子的空间构型为直线。实例分析实例分析2： 试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。 BF3分子的中心原子是分子的中心原子是B，其价层电子排布为，其价层电子排布为2s22px1 。在形成。在形成BF3分子的过程中，分子的过程中，B原子的原子的2s轨道上的轨道上的1个电子被激发到个电子被激发到2p空轨道，价层电子排空轨道，价层电子排布为布为2s12px12py1 ，1个个2s轨道和轨道和2个个2p轨道进行轨道进行sp2杂化，形成夹角均为杂化，形成夹角均为120

12、0的的3个完全等同的个完全等同的SP2杂化轨道。其形成过程可表示为：杂化轨道。其形成过程可表示为：理论分析：理论分析：B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成3个个sp2-p的的键。故键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。分子的空间构型是平面三角形。实验测定：实验测定：BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的B-F键，键，键角为键角为1200 ，分子的空间构型为平面三角形。，分子的空间构型为平面三角形。 实例分析实例分析3：试解释试解释CCl4分子的空间构型。分子的空间构型。 CCl4分子的中心

13、原子是分子的中心原子是C，其价层电子组态为，其价层电子组态为2s22px12py1。在形成。在形成CCl4分子的过程中，分子的过程中，C原子原子的的2s轨道上的轨道上的1个电子被激发到个电子被激发到2p空轨道，价层电空轨道，价层电子组态为子组态为2s12px12py12pz1，1个个2s轨道和轨道和3个个2p轨轨道进行道进行sp3杂化，形成夹角均为杂化，形成夹角均为109028的的4个完全个完全等同的等同的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为杂化轨道。其形成过程可表示为理论分析：理论分析：C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成4个个sp3-p的的键。故键。故CCl4 分子的空间构型是正四面体分子的空间构型是正四面体.实验测定：实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的C-Cl键，键，其分子的空间构型为正四面体。其分子的空间构型为正四面体。 练习：练习： 用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。成键情况和分子的空间构型。（1CH2CH2 （