【课件】杂化轨道++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章晶体结构与性质第二节

分子的空间结构

第二课时

杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

思考与讨论2/22人教版（2019）选择性必修二

请同学们写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？C原子电子排布图（轨道表示式）1s22s22p2H电子排布图1s1思考与讨论人教版（2019）选择性必修二

我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H-C-H的键角为109°28'。按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟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。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论3/22思考与讨论人教版（2019）选择性必修二

sp3C：2s22p2

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。109°28'4/22思考与讨论人教版（2019）选择性必修二

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成什么立体构型?109°28'

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形的分子。

5/22一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

1.杂化轨道理论：杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。2.杂化轨道：①在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合形成一组能量相等、成分相同的新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。②原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。6/22一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

3.要点：(1)原子在成键时，同一原子中能量相近(如2s、2p)的原子轨道可重新组合成杂化轨道，原子轨道的杂化只有在形成分子时才会发生。(2)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。(3)杂化改变了原子轨道的形状、伸展方向，杂化使原子的成键能力增加。(4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。7/22一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

4.杂化轨道的特征：(1)杂化前后轨道数不变(2)杂化过程中轨道的形状发生变化(3)杂化后形成的化学键更稳定(4)杂化后的新轨道能量、形状都相同(5)杂化后的轨道之间尽可能远离。(6)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对8/22（1）sp杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz180°sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s

轨道和1/2p

轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形

sp

杂化：1个ns轨道与1个np轨道杂化而成的。形成2个sp

杂化轨道。一杂化轨道理论简介5.杂化轨道的类型及分子的空间构型：人教版（2019）选择性必修二

9/22180°ClClBe例如：sp

杂化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

没有单个电子ClClsppxpxspsp杂化一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

10/22练习1：分析C2H2的杂化方式C2p22s2基态原子：H1s1激发态原子：C2p32s1杂化后：一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

11/22（2）sp2杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz120°

每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形

sp2杂化：1个ns轨道与2个np轨道杂化而成的。形成3个sp2杂化轨道。一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

12/22120°FFFB例如：sp2杂化——BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个单电子sp2sp2杂化一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

13/22练习2：分析C2H4的杂化方式C2s2基态原子：H1s1激发态原子：C2p32s1杂化后：HHHH2p2一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

14/22练习3：请结合价键理论分析BH3的分子结构BH2p12s21s1基态原子：激发态原子：B2p22s1杂化后：HHH一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

注意：sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。15/22sp3杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3杂化：1个ns轨道与3个np轨道杂化而成的,形成4个sp3杂化轨道。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为109°28′，空间构型为正四面体形一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

16/22一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

sp3杂化轨道的形成过程

17/22例如：sp3杂化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2一杂化轨道理论简介人教版（2019）选择性必修二

18/22一表2-1杂化轨道类型及分子的空间结构

杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目234杂化轨道间的夹角180°120°109°28'空间结构名称直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、CH2OCH4、CCl4人教版（2019）选择性必修二

杂化轨道理论简介19/22对于ABn型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。A的价电子对数234A的杂化轨道数杂化类型A的价电子空间构型(VSEPR模型)A的杂化轨道空间构型ABn型分子或离子空间构型234spsp2sp3直线形平面三角形正四面体直线形平面三角形正四面体直线形平面三角形BF3或V形SO2正四面体、三角锥形或