杂化轨道理论

第二节分子的立体构型杂化轨道理论中心原子分子类型中心原子结合的原子数代表物空间构型无孤对电子AB22CO2AB33CH2OAB44CH4有孤对电子AB22H2OAB33NH3直线形平面三角形正四面体V形三角锥形价层电子对互斥模型(VSEPR模型)复习回顾

请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型.（思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？）C原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1

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，不可能得到四面体构型的甲烷分子。CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论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。

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?

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、杂化理论简介1.概念：

在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.杂化轨道理论的要点

(1)杂化的中心各原子轨道能量要相近〖同一能级组或相近能级组的轨道nsnp或nsnpnd或(n-1)dnsnp〗。

(2)杂化轨道的能量、形状、大小完全相同,杂化后原子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠。

(3)杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目=形成的杂化轨道数目=中心原子价层电子对数（4)杂化轨道在空间构型上都具有一定的对称性（以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杂化类型。

(6)杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对，不能用于形成π键。180°实验测得:两个共价键，直线形分子（键角180°）

Cl—Be—Cl

探究1：BeCl2分子的形成

Be原子价电子排布式：2s2

没有未成对电子ClClBe3杂化类型（1）sp杂化一个2s和一个2p轨道杂化,形成sp杂化轨道

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每个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°，呈直线型。1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp

杂化轨道。BeCl2分子的形成BeCl2分子结构ClClsppxpxClBeCl

实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角120°）。B原子价电子排布式：2s22p1，有一个未成对电子120°FFFB

探究2：BF3

分子的形成

（2）sp2杂化

1个2s轨道与2个2p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图

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s轨道与2个p轨道进行的杂化,

形成3个sp2杂化轨道。

（3）sp3杂化

sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,

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′，正四面体形CH4分子的形成H2O原子轨道杂化O原子：2s22p4有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是180°。为什么？2s2p2

对孤对电子杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对。排斥力：孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对NH3的空间构型

不等性杂化4.杂化类型判断：

因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有

杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数杂化轨道数=中心原子价层电子对数4.杂化类型判断：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A的杂化轨道空间构型ABm型分子或离子空间构型

对于ABm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。234spsp2sp3直线型平面三角形正四面体直线型平面三角形正四面体直线型平面三角形或V形正四面体、三角锥形或V形例：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/价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°

试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。

C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。

C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。1、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BF3D．C2H2与C2H4B2、对SO2与CO2说法正确的是()

A．都是直线形结构

B．中心原子都采取sp杂化轨道

C．S原子和C原子上都没有孤对电子

D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构D课堂练习3、下列微粒中心元素以sp3杂化的是（）

A．ICl4-B．ClO4-C．BrF4+D．SF44、有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（）A．两个碳原子采用sp杂化方式B．两个碳原子采用sp2杂化方式C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键BB有机物含多中心C原子杂化方式判断方法：C－Csp3杂化C＝CC=OC=Nsp2杂化C≡CC≡NSP杂化练习：CH3CH=CHC≡CCOCOOHNO2N2H4NO2-

SO42-CO32-CN-ClO2OF2H3O-HClO

AlCl3CS2NH4+知识小结三、杂化轨道理论简介

1.杂化轨道概念

2.杂化轨道理论的要点

3.三种sp杂化轨道类型的比较

sp杂化轨道—直线形，夹角180°2个

sp2杂化轨道—平面三角形，夹角120°3个

sp3杂化轨道—正四面体形，夹角109°28′4个

4.中心原子杂化类型判断的一般方法

杂化轨道数=中心原子价层电子对数=中心原子孤对电子对数＋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的类型相同的是

A．CO2与SO2B．CH4与NH3()C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4B2：对SO2与CO2说法正确的是()

A．都是直线形结构

B．中心原子都采取sp杂化轨道

C．S原子和C原子上都没有孤对电子

D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构D课堂练习3：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。

(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O4、下列微粒中心元素以sp3杂化的是（）

A．ICl4-B．ClO4-C．BrF4+D．SF45．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（）A．两个碳原子采用sp杂化方式B．两个碳原子采用sp2杂化方式C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键BB乙炔(C2H2)分子形成2s2pC的基态激发2s2p激发态杂化↑↑sp↑↑2p2pCO2分子怎样形成的?乙烯（C2H4）分子的形成激发2s2