第二节分子的立体结构杂化轨道理论

第二节分子的立体结构杂化轨道理论第1页，课件共31页，创作于2023年2月思考

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？

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↑↓↑↑↑1s2s2p↑第2页，课件共31页，创作于2023年2月

为了解释像甲烷等分子的立体结构，鲍林提出了杂化轨道理论。

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？思考第3页，课件共31页，创作于2023年2月

看看杂化轨道理论的解释：

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。第4页，课件共31页，创作于2023年2月

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5页，课件共31页，创作于2023年2月

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’第6页，课件共31页，创作于2023年2月1、

基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，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。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。三、杂化轨道理论

主族元素的

ns、np轨道强调：杂化前后轨道数目不变。如：1个s，1个p形成2个完全相同的sp杂化轨道,1个s，2个p形成3个完全相同的sp2杂化轨道,1个s，3个p形成4个完全相同的sp3杂化轨道,杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。即杂化轨道数=参与杂化的轨道数目第7页，课件共31页，创作于2023年2月sp3

杂化原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个

ns

轨道与三个np

轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为sp3杂化轨道。sp3杂化轨道特点：四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角109°28′2、杂化轨道类型：第8页，课件共31页，创作于2023年2月

BF3是平面三角形构型，分子中键角均为120o；气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o

。试用杂化轨道理论加以说明。思考第9页，课件共31页，创作于2023年2月BF3分子的空间构型

BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1

。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1

，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化轨道。其形成过程可表示为：第10页，课件共31页，创作于2023年2月理论分析: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正三角形。实验测定:BF3分子中有3个完全等同的B-F键，键角为1200

，分子的空间构型为平面正三角形。

第11页，课件共31页，创作于2023年2月sp2杂化轨道特点：3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120°空间构型：平面三角形sp2杂化第12页，课件共31页，创作于2023年2月BeCl2分子的形成和空间构型

Be原子的价层电子排布为2s2

。在形成BeCl2

分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排布变为为2s12px1

。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角为1800

的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过程可表示为：第13页，课件共31页，创作于2023年2月理论分析：Be原子上的两个SP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形。实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的Be­Cl键，键角为1800

，分子的空间构型为直线形。第14页，课件共31页，创作于2023年2月sp杂化

sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180°空间构型：直线形注：（1）杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；（2）未参与杂化的P轨道，可用于形成∏键第15页，课件共31页，创作于2023年2月思考题：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？第16页，课件共31页，创作于2023年2月3、判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：（1）.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子对数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为SP3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为SP2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为SP杂化。第17页，课件共31页，创作于2023年2月已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤电子对★杂化轨道数0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3

正四面体1+2=3SP2V形1+3=4SP3

三角锥形2+2=4SP3V形代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数第18页，课件共31页，创作于2023年2月试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况交流讨论第19页，课件共31页，创作于2023年2月

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。第20页，课件共31页，创作于2023年2月

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。第21页，课件共31页，创作于2023年2月（2）.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。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个P轨道，形成的是SP杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，形成的是SP2杂化；如果全部是单键，则形成SP3杂化。第22页，课件共31页，创作于2023年2月2直线形sp直线形2直线形sp直线形2直线形sp直线形2直线形sp直线形3平面三角形sp2平面三角形3平面结构sp2

平面结构3平面三角形sp2平面三角形3V形平面三角形sp24正四面体sp3正四面体4四面体sp3三角锥形4四面体sp3V形4正四面体sp3正四面体4四面体sp3三角锥形第23页，课件共31页，创作于2023年2月小结:222210301304直线形直线形CO2、BeCl2平面三角形V形SO2四面体三角锥形V形H2O、H2S平面三角形平面三角形BF3、SO3、CO32-、NO3-

四面体NH3、H3O+正四面体正四面体CH4、NH4+、SO42-spsp2sp3sp2sp3sp3第24页，课件共31页，创作于2023年2月1.下列分子中心原子是sp2杂化的是（）A.PBr3B.CH4

C.BF3D.H2O2.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C2H4CB第25页，课件共31页，创作于2023年2月3.先推断杂化轨道类型，并写出下列分子或离子的几何构型：CO2___________，______________CO32-__________；_____________H2S_____________，_______________PH3____________。_______________sp直线形sp2平面三角形sp3V形sp3三角锥形第26页，课件共31页，创作于2023年2月5.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是（）A.sp杂化轨道的夹角最大B.sp2杂化轨道的夹角最大C.sp3杂化轨道的夹角最大D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等A第27页，课件共31页，创作于2023年2月6.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第28页，课件共31页，创作于2023年2月7.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B第29页，课件共31页，创作于2023年2月8.用Pauling的杂