选修3第二章第二节杂化轨道

1、复复 习习 回回 顾顾如何确定分子的立体构型如何确定分子的立体构型 1）先确定中心原子的价层电子对数）先确定中心原子的价层电子对数价层电子对数价层电子对数= 键电子对数键电子对数+中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数2）确定含孤电子对的）确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构模型的立体结构v价层电子对数价层电子对数 n与与VSEPR模型的立体结构的关系模型的立体结构的关系v n=2 n=3 n=4 n=5 n=6v直线型直线型 平面三角形平面三角形 四面体四面体 三角双锥体三角双锥体 八面体八面体3）略去）略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的模型中心原子上的孤电子对

2、，便得到了实际的立体结构立体结构ABn 型分子的型分子的VSEPRVSEPR模型模型和立体结构和立体结构VSEPRVSEPR模型模型成键电子对数孤对电子对数分子类型 电子对的排布方式 立体结构立体结构 实 例直线直线形形 23平面平面三角三角形形2 0 AB2直线形直线形 CO23 0 AB32 1 AB2价层电子对数平面三角形平面三角形 BF3V V形形SO2价层电子对数 VSEPRVSEPR模型模型成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布分子构型 实 例方式 4四面四面体体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体正四面体 CH4三角锥形三角锥形 NH3V V形形H2O思

3、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

4、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。三、杂化理论：三、杂化理论：1.1.在形成分子时，每一原子中在形成分子时，每一原子中的的“轨道轨道”会会发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称“杂化杂化”，新的原子轨道称新的原子轨道称“杂化轨道杂化轨道”。2.2.杂化前后原子杂化前后原子“轨道轨道”总数不变总数不变，但能量趋于平均，但能量趋于平均化，化，“杂化轨道杂化轨道”的对称性更高，的对称性更高，杂化后轨道伸展方杂化后轨道伸展方向，形状发生改变向，形状发生改变，更

5、有利于成键。，更有利于成键。3.3.原子可用原子可用“杂化轨道杂化轨道”与其它原子的轨道（或与其它原子的轨道（或“杂杂化轨道化轨道”）重叠形成共价键。）重叠形成共价键。注：注：杂化轨道只能用于形成杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；成键的孤对电子；为了补充了价键理论的不足，鲍林为了补充了价键理论的不足，鲍林(Pauling)(Pauling)在价键理在价键理论基础上提出了论基础上提出了“杂化杂化”假设。假设。新知识新知识当碳原子与当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨轨道和道和3个个2p轨道会发生混杂，混杂时保

6、持轨道总数不变，轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到得到4个相同的个相同的sp3杂化轨道，夹角杂化轨道，夹角109 28 ，表示这，表示这4个轨道是由个轨道是由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道杂化形成的如下图所示：轨道杂化形成的如下图所示：（2 2）要点：）要点：1个个S轨轨道和道和3个个P轨道轨道基态基态原子原子激发态激发态原子原子4 4个相同的个相同的SPSP3 3杂化轨道杂化轨道混杂混杂 学习价层电子互斥理论知道学习价层电子互斥理论知道: NH3和和H2O的的VSEPR模型模型和甲烷分子一样和甲烷分子一样,也是正四面体的也是正四面体的,因此它们的中心原子也因此它们的中心原子也是是

7、sp3杂化杂化的的.所不同的是，水分子的氧原子的所不同的是，水分子的氧原子的sp3杂化杂化轨轨道有道有2个孤电子对个孤电子对占据的，而氨分子的氮原子的占据的，而氨分子的氮原子的sp3杂化杂化轨道轨道有有1个由孤电子对个由孤电子对占据。占据。除除spsp3 3杂化轨道外，还有杂化轨道外，还有spsp杂化轨道和杂化轨道和spsp2 2杂化轨道。杂化轨道。spsp杂化轨道由杂化轨道由1 1个个s s轨道和轨道和1 1个个p p轨道杂化而得；轨道杂化而得；spsp2 2杂化轨道杂化轨道由由1 1个个s s轨道和轨道和2 2个个p p轨道杂化而得。轨道杂化而得。二。二。sp 杂化杂化 （sp杂化：夹角为

8、杂化：夹角为180的直线形杂化轨道）的直线形杂化轨道） 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个杂化成新轨道；一个 s 轨道和轨道和一个一个 p 轨道杂化组合成两个新的轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。杂化轨道。例例：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 2P2S激发杂化2PSPCCHH0.120nm0.106nm1801 1）spsp杂化杂化 乙炔中的碳原子为乙炔中的碳原子为spsp杂化杂化，分子呈，分子呈直线构型直线构型。两个碳原子的两个碳原子的

9、spsp杂化轨道沿各自对称轴形成杂化轨道沿各自对称轴形成C CC C 键键，另两个，另两个spsp杂化轨道分别与两个氢原子的杂化轨道分别与两个氢原子的1s1s轨道重轨道重叠形成两个叠形成两个C CH H 键键，两个，两个p py y轨道和两个轨道和两个p pz z轨道分别轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的C CC C 键，形键，形成乙炔分子。成乙炔分子。 2 2）空间结构是直线型：）空间结构是直线型： 三个三个键在一条直线上。键在一条直线上。 三三. sp2 杂化杂化sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面度，分子的几

10、何构型为平面正三角形正三角形2s2pB的基态的基态2s2p激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态例：例：BF3分子形成分子形成BFFFClBCl1200Cl2p2s激发2p2s杂化psp2 乙烯中的在轨道杂化时，乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未有一个轨道未参与杂化，参与杂化，只是的只是的s与两个与两个p轨道发生杂轨道发生杂化，形成三个相同的化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个杂化轨道，三个sp2杂杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂未杂化化p轨道垂直于轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道所在平面。杂化轨杂化轨道间夹角为道间夹角为12

11、0。的的sp2杂化杂化思考题：根据以下事实总结：如何判断一个思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？化合物的中心原子的杂化类型？已知：杂化轨道只用于形成已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子键或者用来容纳孤对电子杂化轨道数杂化轨道数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结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：中

12、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2BeCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHSH2OH2234spsp2sp3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 判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：1. 1.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数= =价层电子数价层电子数

13、=键电子对数（中心原子结合的电键电子对数（中心原子结合的电子数）子数）+ +孤电子对数孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为规律：当中心原子的价层电子对数为4 4时，时，其杂化类型为其杂化类型为SPSP3 3杂化，杂化， 当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为3 3时，时，其杂化类型为其杂化类型为SPSP2 2杂化，杂化， 当中心原子的价层电子对数为当中心原子的价层电子对数为2 2时，时，其杂化类型为其杂化类型为SPSP杂化。杂化。2. 2.通过看中心原子有没有形成双键或三键来判通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。断中心原子的杂化类型。规律：如果有规律

14、：如果有1 1个三键或两个双键，则其中有个三键或两个双键，则其中有2 2个个 键，用去键，用去2 2个个P P轨道，形成的是轨道，形成的是SPSP杂化；杂化； 如果有如果有1 1个双键则其中必有个双键则其中必有1 1个个 键，用去键，用去1 1个个P P轨道，形成的是轨道，形成的是SPSP2 2杂化；杂化； 如果全部是单键，则形成如果全部是单键，则形成SPSP3 3杂化。杂化。练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？描述化合物中每个化学键是怎样形成的？C原子发生原子发生SP杂化生成了两个杂化生成了两个SP轨道分别与两个轨道分别与两个O原子原子的一个的一个P轨道形成两个轨道形成两个键；键； C原子剩余的两个原子剩余的两个P轨道分轨道分别与两个别与两个O