《2.2.3杂化轨道理论》课件高二上学期化学人教版选择性必修2

第二节

分子的空间结构

第2课时

杂化轨道理论人教版（2019）化学选择性必修二第二章分子结构与性质1.通过杂化轨道理论的学习,能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。2.掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法,建立分子空间结构分析的思维模型。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，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。CC如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。观察如下可视化视频，思考CH4的正四面体形是怎么形成的？2s2p↑↓↑↑C↑↑↑↑Csp3↑↑↑↑Cs、px、py、pz杂化激发xyzxyzxyzxyz109°28′Csp3↑↑↑↑2p↑↑↑2s↓↑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C-Hσ键，呈正四面体形。基态能量混杂激发态杂化轨道CH4分子采用sp3杂化杂化轨道理论1．概念中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。杂化轨道2．杂化条件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要点：①参与杂化的原子轨道能量相近。

同一能级组或相近能级组的轨道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3．杂化轨道特征(1)杂化改变了原子轨道的能量、成分、形状和伸展方向，遵循杂化轨道间斥力最小原理。(2)杂化使原子的成键能力增强，有利于轨道间的重叠。满足最小排斥，最大夹角分布，从而形成稳定的化学键。(3)杂化轨道用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对。

(π键是由未杂化的p轨道来形成的)4．杂化类型及分子构型（1）SP3杂化xyzxyzzxyzxyz109°28′①1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。

③每两个轨道间的夹角为109.28º,空间构型为正四面体形。

与CH4一样，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°2s2p↑↓↑↓↑↑Osp3↑↓↑↓↑↑O孤电子对σ键单电子2s2p↑↓↑↑↑Nsp3↑↓↑↑↑N孤电子对σ键单电子观察如下可视化视频，思考CH2=CH2平面结构怎么形成的？2s2p↑↓↑↑C↑↑↑↑Csp2↑↑↑↑Cs、px、py杂化激发2pZxyzxyzxyzxyz120°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：：：：：：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。C2H4分子采用sp2杂化xyzxyzzxyzxyz120°

①1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每两个轨道间的夹角为120º,呈平面三角形。④3个sp2杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的p轨道用于形成π键。(2)sp2杂化120°FFFB例如：BF3分子的形成——Sp2杂化B：1s22s22p1没有3个单电子sp2sp2杂化激发C2H2分子采用sp杂化xyzxyzzxyzxyz180°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。(3)sp杂化xyzxyzzxyzxyz180°

①1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。③两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。④

2个sp杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的2个p轨道用于形成2个π键。180°ClClBe例如：sp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课外拓展5．杂化类型判断(1)根据杂化轨道数目判断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电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键,故有下列关系:杂化轨道数目=价层电子对数目

=σ键电子对数目+中心原子的孤电子对数目价层电子对数中心原子的杂化轨道类型VSEPR理想模型2sp直线形3sp2平面三角形4sp3四面体形VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型典型例子价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称杂化轨道数中心原子的杂化轨道类型直线形平面三角形平面三角形四面体四面体正四面体spsp2sp3sp2sp3sp3CO2SO2H2ONH3CH42+0＝22+1＝33+0＝32+2＝43+1＝44+0＝4233444SO3VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型(2)根据杂化轨道的空间分布判断①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形,则中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则中心原子发生sp杂化。(3)根据杂化轨道之间的夹角判断①若杂化轨道之间的夹角为109°28′,则中心原子发生sp3杂化②若杂化轨道之间的夹角为120°,则中心原子发生sp2杂化③若杂化轨道之间的夹角为180°,则中心原子发生sp杂化(4)有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化。确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论。第一步计算中心原子孤电子对数：BF3H3O+第二步计算价层电子对数：3+0＝33+1＝4第四步确定杂化轨道类型：sp2sp3第三步确定杂轨道数：341.下列关于杂化轨道的叙述中,错误的是(

)A.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构B.中心原子能量相近的价电子轨道杂化,形成新的价电子轨道,能量相同C.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变D.杂化轨道可能形成π键2.已知某XY2分子属于V形分子,下列说法正确的是(

)原子一定是sp2杂化原子一定为sp3杂化原子上一定存在孤电子对模型一定是平面三角形DC3.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构,试根据相关知识填空。(1)AsCl3的空间结构为

,其中As的杂化轨道类型为

。

(2)C