【课件】杂化轨道理论简介++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节分子的空间结构基础课时7杂化轨道理论简介第二章分子结构与性质学习任务学习目标1min自学指导

6min阅读课本第47-49页，完成大本38-39自学检测 3min√√××BBF3是sp2杂化，NH3是sp3杂化CH3Cl是四面体形，NH3是三角锥形，H3O是V形CC我们知道CH4呈正四面体，甲烷中四个C—H的键长、键能相同，H—C—H的键角为109

28′，按照我们学过的价键理论如何解释？【新课导入】教师点拨25min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109°28ʹsp3C：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?原子轨道的杂化：原子形成分子的过程中，中心原子若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化杂化轨道：所形成的新轨道就称为杂化轨道1、概念一.杂化理论轨道简介2、杂化的条件：(1)只有在形成化学键时才能杂化(2)只有能量相近的轨道间才能杂化3.杂化类型(1)参与杂化的各原子轨道能量要相近(2)杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数(3)杂化后原子轨道的伸展方向、形状发生变化。杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成牢固的化学键。遵循杂化轨道间斥力最小原理。(4)杂化轨道用于形成分子的σ键和孤电子对

(π键是由未杂化的p轨道来形成的)。4.要点xyzxyzzxyzxyz109°28′

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。sp3杂化轨道含有1/4s轨道和3/4p轨道.两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形(1)sp3杂化5、杂化类型与分子的构型sp3

杂化——CH4分子的形成C：2s22p2没有4个成单电子2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3杂化态甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个完全相同的s-sp3σ键，呈正四面体形。H2O和NH3的中心原子也是采用sp3杂化的，因此H2O和NH3的VSEPR模型也是四面体形的，但水分子氧原子的sp3杂化轨道有2个被孤电子对占据，而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个被孤电子对占据。105°107°xyzxyzzxyzxyz120°sp2杂化轨道含有1/3s轨道和2/3p轨道成分.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(2)sp2杂化2s2pB的基态2s2p激发态平面三角形sp2杂化态120°FFFBsp2杂化——BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个成单电子：：：：：：乙烯

CH2=CH2碳原子的3个sp2杂化轨道有一个相互重叠形成σ键，另外2个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个σ键，未参与杂化的2P轨道相互重叠形成π键。Csp22pz↑↑↑↑2p↑↑↑2s

↓↑基态能量混杂激发态杂化轨道π键单电子σ键单电子xyzxyzzxyzxyz(3)sp杂化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sp杂化轨道含有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180°180°ClClBesp

杂化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

没有单个电子ClClsppxpx激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态乙炔CH≡CH碳原子的2个sp杂化轨道有一个相互重叠形成σ键，另外1个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个σ键，未参与杂化的2个2P轨道相互重叠形成2个π键。Csp

2py2pz↑↑↑↑2p↑↑↑2s

↓↑基态能量混杂激发态杂化轨道π键单电子σ键单电子杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对杂化轨道数=中心原子价层电子对数6、杂化类型判断：=δ键电子对数+中心原子孤电子对数价层电子对数中心原子的杂化轨道类型VSEPR模型2sp直线形3sp2平面三角形4sp3四面体形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1、等电子原理：

原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子(即等电子体)具有相似的化学键特征等电子体中心原子杂化类型相同等电子体粒子间具有相同的空间结构等电子体粒子间具有相同的化学键类型等电子体粒子间物理性质相近化学性质可能不同2、等电子体的特征

判断一些陌生分子或者离子的空间结构，成键情况及其对应物质的某些性质（极性，溶解性等）SO42-和PO43-是等电子体，

中心原子都是SP3杂化，

都是正四面体的空间构型。

SO2和O3是等电子体，O3虽然是单质但是臭氧是极性分子，是V形分子。3、等电子体的应用

1、同族元素替换法将既定粒子中的某元素换成它的同族元素CCl4GeSiFBrICCl4,CF4,CBr4,GeCl4,SiCl4,SiF4等都是正四面体结构SO2---O3SO42----S2O32-4、等电子体的确定方法

N2NO+O22+CN-C22-CO2、同周期

价层电子迁移法SO42-ClO4-PO43--SiO44-CO2CNO-CN22-N3-SCN-CS2COSN2ONO2+①两个原子分别替换原子序数增加和减少n的原子②一个或几个原子替换原子序数增加(或减少)n的原子，同时带n个单位正电荷(负电荷)5、常见的等电子体类型实例空间构型双原子10e－三原子16e－三原子18e－四原子24e－五原子8e－五原子32e－CS2、N2O、NO2、SCN－+CO、NO＋、CN－、C22-SO2、NO2－N2CO2O3CO3,NO3,SiO32－,BF3,SO32－－SO4、PO4、BF4、CCl4,SiF42－3－－直线形直线形V形平面三角形正四面体形CH4、SiH4、NH4+正四面体形杂化类型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'VSEPR模型直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、C2H4CH4、C2H6代表物价层电子对杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O0+2=2sp直线形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp3正四面体形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角锥形2+2=4sp3V形杂化轨道理论要点及中心原子的杂化轨道类型的判断2s22p2，这些价电子的能量不完全相同，2s电子与2p电子的能量不同，但相近，有2个成单电子。能。2s轨道的电子激发后可以进入2p轨道。

中心原子的价层电子对之间存在静电斥力，使得分子的空间结构总是采取价层电子对相互排斥作用最小的构型，以使彼此之间的斥力最小，体系能量最低，最稳定。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电子对孤对电子总是处于斥力最小的位置Dsp正四面体三角锥形大于H2O中氧原子上有两个孤电子对，H3O＋中氧原子上有一个孤电子对，H2O中孤电子对对成键电子对的排斥力大于H3O＋中孤电子对对成键电子对的排斥力C=O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力大于完成课本P51第9题原子总数粒子中心原子上的孤电子对数中心原子杂化轨道类型空间构型3CO2SO2H2OHCN4BF3NH3H3O+CH2O5CH4SO42-0sp直线形1sp2V形2sp3V形0sp直线形0sp2平面三角形1sp3三角锥形1sp3三角锥形0sp2平面三角形0sp3正四面体形0sp3正四面体形价电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称杂化轨道数中心原子的杂化轨道类型分子的空间构型实例

直线形平面三角形四面体形平面三角形四面体形四面体形spsp2sp3sp2sp3VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系sp3直线形V形V形平面三角形三角锥形四面体形234344234344【归纳小结】H2OSO3BeCl2,CO2SO2NH3CH4,CCl4=1+3=1+2=0+3=2+2=0+4思考与讨论:NO2+NO2NO2—NO3—孤电子对数价层电子对数VSEPR模型中心原子杂化类型粒子的真实空间结构键角大小0.5+2=2.5sp2杂化(5－2×2)÷2=0.51个单电子，看做1对孤电子(4－2×2)÷2=0(6－2×2)÷2=1(6－3×2)÷2=0→取30+2=21+2=30+3=3平面三角形sp2杂化V形直线形sp杂化平面三角形sp2杂化平面三角形•V形直线形平面正三角形斥力小斥力大<120°>120°NO2+NO3—NO2NO2—>>>