杂化轨道理论简介课件

联想·质疑：

１、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：CH４分子的C原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？２、如果C原子就以１个２Ｓ轨道和３个２Ｐ轨道上的单电子，分别与四个Ｈ原子的１Ｓ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？这与CH４分子的实际情况是否吻合？第1页/共22页第一页，共23页。如何才能使CH４分子中的C原子与四个H原子形成完全等同的四个共价键呢？原子轨道？伸展方向？109.5°第2页/共22页第二页，共23页。

一.杂化轨道⒈sp3杂化CH4分子的形成和空间构型C的电子排布:1s22s22p2

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。第3页/共22页第三页，共23页。

为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。第4页/共22页第四页，共23页。理论分析：

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，形成一个正四面体构型的分子。

109.5°第5页/共22页第五页，共23页。⒉sp2杂化

⑴

BF3分子的形成和空间构型

B的电子排布:1s22s22p1

由1个s轨道和2个p轨道混杂并重新组合成3个能量与形状完全相同的轨道。第6页/共22页第六页，共23页。

为使轨道间的排斥能最小，3个sp2杂化轨道呈正三角形分布，夹角为1200。当3个sp2杂化轨道分别与其他3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子。

第7页/共22页第七页，共23页。理论分析：B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的σ键。故BF3

分子的空间构型是平面三角形。『思考』:通过分析CH2=CH2分子的结构，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”？第8页/共22页第八页，共23页。⑵C2H4分子的形成和空间构型根据以上对SP2杂化过程的分析，自己尝试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型和成键情况，尤其是C=C的形成情况？现在你能否解释乙烯分子的结构特点了？第9页/共22页第九页，共23页。sp2杂化：乙烯第10页/共22页第十页，共23页。苯中碳原子也是以sp2杂化的：第11页/共22页第十一页，共23页。⒊sp1杂化

BeCl2分子的形成和空间构型Be的电子排布:1s22s22p0

由1个s轨道和1个p轨道混杂并重新组合成2个能量与形状完全相同的轨道。第12页/共22页第十二页，共23页。

为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为1800

。当2个sp1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。

第13页/共22页第十三页，共23页。理论分析：Be原子上的两个SP1杂化轨道分别与2个Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个sp­p的σ键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。BeCl2分子的空间构型第14页/共22页第十四页，共23页。二、杂化轨道理论简介1、杂化轨道:原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混杂,形成相同数量的几个能量与形状都相同的新轨道。2、杂化轨道的特点:1)杂化轨道也是原子轨道，因此，它们可以与其他原子的单电子配对成键。2)杂化轨道全部都用于形成σ键。3)杂化轨道的空间伸展方向要按一定规律发生变化.第15页/共22页第十五页，共23页。杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的原子轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p杂化轨道数2个sp1杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹50

空

间

构

型直线正三角形正四面体实

例BeCl2,

C2H2BF3

,C2H4CH4

,CCl4三种SP杂化轨道的比较

第16页/共22页第十六页，共23页。实例分析：试解释CCl4分子的空间构型。CCl4分子的中心原子是C，其价层电子组态为2s22px12py1。在形成CCl4分子的过程中，C原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子组态为2s12px12py12pz1，1个2s轨道和3个2p轨道进行sp3杂化，形成夹角均为109028′的4个完全等同的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为第17页/共22页第十七页，共23页。理论分析：C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个Cl原子含有单电子的2p轨道重叠，形成4个sp3-p的σ键。故CCl4

分子的空间构型是正四面体.实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的C-Cl键，其分子的空间构型为正四面体。第18页/共22页第十八页，共23页。

练习：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。（1）CO2

（2）H2O（3）HCHO（4）HCN杂化轨道所用原子轨道的能量要相近，且杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤对电子，剩余的p轨道还可形成∏键。第19页/共22页第十九页，共23页。如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？第20页/共22页第二十页，共23页。各种杂化轨道的成键特征与分子的空间构型:

第21页/共22页第二十一页，共23页。感谢您的观看！第22页/共22页第二十二页，共23页。内容总结