高中化学选修三第二章杂化轨道理论

1、杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介中心原子中心原子分子分子类型类型中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数代表物代表物空间构型空间构型无孤对电子无孤对电子AB22CO2AB33CH2OAB44CH4有孤对电子有孤对电子AB22H2OAB33NH3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V 形形三角锥形三角锥形二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型(VSEPR(VSEPR模型模型) )一、形形色色的分子一、形形色色的分子复复 习习 回回 顾顾3.3.如果如果C C原子就以个原子就以个s s轨道和个轨道和个p p轨道上的轨道上的单电子，分别与四个原子的单电子，分别与四个原子的s s轨道

2、上的单电子轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与这与CHCH分子的实际情况是否吻合？分子的实际情况是否吻合？思考与交流思考与交流1.1.回忆：回忆： CHCH分子中分子中C C原子形成几个共价键？分原子形成几个共价键？分子空间构型怎样？子空间构型怎样？ 2. 2.写出基态写出基态C C原子价电子的电子排布图原子价电子的电子排布图, ,并推测：并推测：CHCH分子的分子的C C原子怎样才能形成四个共价键？原子怎样才能形成四个共价键？键长、键能相同，键角相同为键长、键能相同，键角相同为109282s 2px 2py 2pz 为了解决这

3、一矛盾，鲍林提出了杂化轨道为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论理论三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态激发激发杂化杂化sp3 杂化杂化 四个四个H原子分别以原子分别以1s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、能量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和键角都完全相同的s-sp3键，形成一个正四面键，形成一个正四面体构型的分子。体构型的分子。 10928 通过以上的学习，以通过以上的学习，以CHCH4 4为例，谈谈你对为例，谈谈你对“杂化杂化

4、”及及“杂化轨道杂化轨道”的理解。的理解。1.C1.C原子为什么要进行原子为什么要进行“杂化杂化”？ 2.2.什么是杂化？什么是杂化？C C原子是如何进行原子是如何进行“杂化杂化”的？的？ 3.“3.“杂化轨道杂化轨道”有哪些特点？有哪些特点？思考与交流思考与交流 在形成分子时，由于原子的相互影响，在形成分子时，由于原子的相互影响，同同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道 这种轨道重新组合的过程称为原子轨

5、道的这种轨道重新组合的过程称为原子轨道的“杂化杂化”（混合平均化混合平均化） 1. 1. 杂化轨道概念杂化轨道概念三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介2.2.杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点 (1) 杂化的杂化的中心各原子中心各原子轨道轨道能量要相近能量要相近同一能级组同一能级组或相近能级组的轨道或相近能级组的轨道nsnp或或nsnpnd或或(n-1)dnsnp。 (2) 杂化轨道的杂化轨道的能量、形状、大小完全相同能量、形状、大小完全相同, ,都不同都不同原来，杂化后原子轨道原来，杂化后原子轨道方向改变方向改变，杂化轨道在成键时，杂化轨道在成键时更更有利于轨道间的重叠有利于轨道间的重

6、叠。 (3) 杂化前后原子杂化前后原子轨道数目不变轨道数目不变：参加杂化的轨道数参加杂化的轨道数目目 =形成的杂化轨道数目形成的杂化轨道数目=中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数 （4) 杂化轨道在杂化轨道在空间构型空间构型上都具有一定的上都具有一定的对称性对称性（以（以 减小化学键之间的排斥力）。减小化学键之间的排斥力）。 (5)分子的构型主要取决于原子轨道的分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型杂化类型。 (6)杂化轨道只能用于形成杂化轨道只能用于形成键或容纳孤电子对，键或容纳孤电子对，不不能用于形成能用于形成键键。180实验测得实验测得: 两个共价键，直线形分子（键角两个共价键，直线

7、形分子（键角180） ClBeCl 探究探究1：BeCl2分子的形成分子的形成 Be原子价电子排布式：原子价电子排布式：2s2 没有未成对电子没有未成对电子ClClBe 3 杂化类型杂化类型（1）sp杂化杂化一个一个2s 和一个和一个2 p 轨道杂化轨道杂化,形成形成sp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180 。 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每个每个sp杂化轨道的形状为杂化轨道的形状为 一头大，一头小；一头大，一头小；含有含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道的成分；轨道的成分；两个轨道间的

8、夹角为两个轨道间的夹角为180，呈，呈直线型。直线型。1个个s 轨道与轨道与1个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成2个个sp 杂化轨道。杂化轨道。 BeCl2分子的形成分子的形成BeCl2分子结构分子结构ClClsppxpxClBeCl乙炔乙炔(C2H2)分子形成分子形成2s2pC的基态的基态激发激发2s2p激发态激发态杂化杂化 sp 2p 2pCO2分子分子怎样形成的? 实验测得，三个共价键，实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角平面三角形分子（键角120）。）。B原子价电子排布式：原子价电子排布式：2s22p1，有一，有一个未成对电子个未成对电子120FFFB 探究探究2：

9、BF3 分子的形成分子的形成 （2）sp2杂化杂化 1个个2s 轨道与轨道与2个个2p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成3个个sp2 杂杂化轨道。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 每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有小，含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道的成分轨道的成分,每每两个轨道间的夹角为两个轨道间的夹角为120，呈呈平面三角形平面三角形 sp2杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成3个个sp2 杂化轨道。杂化轨道。乙烯（乙烯（C2H4）分

10、子的形成）分子的形成激发激发2s2p激发态激发态2s2pC的基态的基态杂化杂化 s p 2 2p苯（苯（C6H6）的形成）的形成杂化轨道理论解释苯分子的结构：C为SP2杂化所有原子（12个）处于同一平面分子中6个碳原子未杂化的2P轨道上的未成对电子重叠结果形成了一个闭合的、环状的大键形成的电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )大大 键键 （离域键）（离域键）C6H6 （3）sp3杂化杂化 sp3杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成4

11、个个sp3 杂化轨道。杂化轨道。 每个每个sp3杂化轨道的形状杂化轨道的形状也为一头大，一头小，也为一头大，一头小， 含有含有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为10928，正四面体形，正四面体形CH4分子的形成分子的形成NH3 的空间构型的空间构型 3NHNHHH杂化3sp2ps2不等性杂化不等性杂化的空间构型的空间构型2H O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 杂杂 化化 轨轨 道道 数数 杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角 空空 间间 构构 型型 实实 例例 3.3.三

12、种三种spsp杂化轨道类型的比较杂化轨道类型的比较 1个个s + 2个个p1个个 s + 1个个p1个个s + 3个个p2个个sp杂化杂化轨道轨道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BeCl2 BF3 CH4 杂化轨道数杂化轨道数 = = 中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数= = 中心原子中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数孤对电子对数中心原子结合的原子数0+2=2sp直线形直线形0+3=3sp2平面三角形平面三角形1+2=3sp2 V形形0+4=4sp3正四体正四体形形1+3=4sp3三角

13、锥形三角锥形2+2=4sp3V形形代表物代表物价层电子对价层电子对数数杂化轨道类型杂化轨道类型 分子结构分子结构CO2CH2OSO2CH4NH3H2O4.4.中心原子杂化类型判断的一般方法中心原子杂化类型判断的一般方法有机物含多中心有机物含多中心C原子杂化方式判断方法：原子杂化方式判断方法： CC sp3杂化杂化CC C=O C=N sp2杂化杂化CC CN SP杂化杂化练习：练习：CH3CH=CHCCCOCOOH NO2 N2H4 NO2- SO42- CO32- CN- ClO2 O F2 H3O- HClO AlCl3 CS2 NH4 + 知识小结三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介

14、 1. 1. 杂化轨道概念杂化轨道概念 2.2.杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点 3.3.三种三种spsp杂化轨道类型的比较杂化轨道类型的比较 sp杂化轨道杂化轨道直线形，夹角直线形，夹角180 2个个 sp2杂化轨道杂化轨道平面三角形，夹角平面三角形，夹角1203个个 sp3杂化轨道杂化轨道正四面体形，夹角正四面体形，夹角109284个个 4.4.中心原子杂化类型判断的一般方法中心原子杂化类型判断的一般方法 杂化轨道数杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数= 中心原子孤对电子对中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数数中心原子结合的原子数1：下列分子中的中心原子杂化轨道

15、的类型相同的是：下列分子中的中心原子杂化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 2：对：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是( ) A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构， CO2为直线形结构为直线形结构D3：指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预：指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。测分子的几何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O4 4、下列微粒中心元素以、下列微粒中心元素以spsp3 3杂化的是（杂