分子的立体构型（第2课时 杂化轨道理论简介）【知识精讲+备课精研+高效课堂】 高二化学 教学 课件（人教版选修3）

组织建设第二章

分子结构与性质第二节分子的立体构型（第2课时杂化轨道理论简介）

【问题引入】写出碳原子的电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？

碳原子的一个2s电子受外界影响跃迁到2p空轨道上，使碳原子具有四个单电子，因此碳原子与氢原子结合生成CH4。1s2s2p激发

【再问】按已学价键理论，甲烷的4个C－H键（单键）都是全等的σ键，形成正四面体的空间构型；但碳原子的4个价层原子轨道为1个球形的2s轨道和3个相互垂直的2p轨道，用它们与4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子。矛盾？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论CH4正四面体CH4的形成：

由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。

【提示】为了四个杂化轨道在空间尽可能远离（价层电子对互斥理论），使轨道间的排斥力最小，4个杂化轨道的伸展成正四面体构型。

【结果】四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。109°28’三、杂化轨道理论简介1、概念

在形成分子时，原子中能量相近的轨道重新组合，形成新的原子轨道，这个过程称“杂化”，新的原子轨道称“杂化轨道”。2、要点解读（1）成键时能量相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道——杂化轨道。（2）杂化前后轨道数目不变。（3）杂化轨道是能量相同的轨道（即等价轨道）（4）杂化的目的是为了成键。①sp3杂化轨道组成：同一原子能量相近的一个s轨道与三个p轨道，杂化成四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3/4。②sp3杂化轨道特点：sp3轨道夹角109○28′，4个轨道呈空间正四面体形--VSEPR模型。③杂化轨道只用于形成键或容纳未成键的孤电子对。

键的形成，只能由未参与杂化的p轨道重叠形成。

④所有价层电子对数为4的中心原子均采用sp3杂化，形成分子的空间构型有：四面体形、三角锥形和V形。3、杂化轨道类型（1）sp3杂化（如CH4－C）（2）sp2杂化（如BF3－B）

为了三个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥力最小，三个杂化轨道的伸展方向分别指向平面三角形的三个顶点。三个F原子分别以3个p轨道与B原子上的三个sp2杂化轨道相互重叠后，形成了三个性质、能量和键角都完全相同的p-sp2σ键，从而构成一个平面三角形构型的分子。①sp2杂化轨道成分：同一个原子中能量相近的一个

s轨道与两个p轨道杂化，得三个sp2杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/3，p成分为2/3。②sp2杂化轨道特点：sp2轨道夹角120○，3个轨道呈平面三角形--VSEPR模型。

③所有价层电子对数为3的中心原子均采用sp2杂化，形成的分子的空间构型有：平面三角形和V形。（3）sp杂化（如BeCl2－Be）

为了两个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥力最小，两个杂化轨道的伸展方向分别指直线的两端。两个Cl原子分别以2个p轨道与Be原子上的两个sp杂化轨道相互重叠后，就形成了两个性质、能量和键角都完全相同的p-spσ键，从而构成一个直线形分子。①sp杂化轨道成分：同一个原子中能量相近的一个

s轨道与一个p轨道杂化，得两个sp杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/2，p成分为1/2。②sp杂化轨道特点：sp轨道夹角180○，2个轨道呈直线形--VSEPR模型。

③所有价层电子对数为2的中心原子均采用sp杂化，形成的分子的空间构型为直线形。杂化类型判断方法：（1）ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数＝价电子对数。中心原子(A)的杂化类型参与杂化的轨道生成杂化轨道数成键电子对数A原子的孤电子对数分子的空间构型实例分子式结构式sp1个s1个p220直线形BeCl2Cl－Be－Clsp21个s2个p330平面三角形BF3sp31个s3个p440正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O

（2）有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化（立体结构，如甲烷），连接双键的碳原子采取sp2杂化（平面结构，如乙烯、苯），连接三键的碳原子采取sp杂化（直线型，如乙炔）。

【小试牛刀】乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是（）A．每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道B．每个C原子的1个2s轨道与1个2p轨道杂化，形成2个sp杂化轨道C．每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道D．每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道A杂化及杂化轨道概念杂化轨道类型判断方法杂化轨道类型：sp、sp2、sp3杂化轨道理论小结：1、计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180°180°120°109.5°直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°2、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（）A．CO2与SO2B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3