杂化轨道理论简介-高二化学课件(人教版2019选择性必修二)

结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型(sp3、sp2、sp)，能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离子的空间结构。2.2.3杂化轨道理论简介教学目标教学重点教学难点运用杂化轨道理论解释分子的空间结构。运用杂化轨道理论解释含有孤电子对的分子的空间结构。

写出碳原子和H原子的轨道表示式，并思考下列问题：①为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？②为什么形成的CH4是正四面体形？C原子的轨道表示式1s2s2pH原子的轨道表示式

1s【问题引入】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?(1)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(2)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例1.如何确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型？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：sp2sp3343.杂化轨道类型的确定第三步确定杂轨道数：杂化轨道数=中心原子的价层电子对数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数化学式H2ONH2-CO2CHCl3COCl2PCl3σ键电子对孤电子对杂化类型练习1.推测下列微粒中心原子的杂化类型：222220403031sp3sp3spsp3sp2sp3【归纳与拓展】杂化轨道类型的判断：①中心原子的杂化轨道数=价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为

杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为

杂化，当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为

杂化，当中心原子的价层电子对数为5时，其杂化类型为

杂化(PCl5)。sp3sp2spsp3d②含碳化合物中碳原子的杂化类型判断a.如果碳原子形成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CO2、HC≡CH等；b.如果碳原子形成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HCHO、CH2=CH2等；c.如果全部是单键（即碳原子饱和），则形成sp3杂化，如CH4、CH3OH等。练习2.推测下列有机物中碳的杂化类型：(1)CH3CH2CH3(2)CH3CH=CH2(3)CH≡CCH=CH2sp3sp3sp3sp3sp2sp2spspsp2sp2(4)C6H6sp2代表物杂化轨道数杂化轨道类型VSEPR模型名称分子的立体构型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形直线形

平面三角形正四面体形平面三角形四面体形四面体形4.杂化轨道类型及分子的空间结构

例2.按照下列表格要求填空:σ键电子对数+孤电子对数价层电子对数

价层电子互斥理论杂化轨道类型分子空间结构略去孤电子对

得到解释杂化轨道理论VSEPR模型【方法总结】1.杂化轨道理论与价层电子互斥理论的联系:价电子对数中心原子的杂化轨道类型VSEPR模型名称孤电子对数分子的空间构型实例2sp直线形0直线形BeCl2、CO23sp2平面三角形

0V形SO23sp21平面三角形SO34sp3正四面体形

0V形H2O4sp31三角锥形NH34sp32正四面体形CH4、CCl4【知识总结】2.杂化轨道类型与分子的空间结构的关系:xyzxyzxyzxyz109°28′5.杂化轨道的形成和特征(1)sp3杂化①sp3杂化的形成②sp3杂化轨道特征：a.1个ns轨道与3个np轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。b.每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p

轨道的成分。c.每两个轨道间的夹角为109º28′，空间构型为正四面体形。练习3.用杂化轨道理论分析NH3和H2O的成键情况和空间结构。注：杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。2s2psp3杂化sp3NNH3H2Osp3杂化sp32p2sONH3分子中氮原子的4个sp3杂化轨道1个被孤电子对占据，3个与氢原子的1s轨道重叠，形成3个C-Hs-sp3σ键。H2O分子中氧原子的4个sp3杂化轨道2个被孤电子对占据，2个与氢原子的1s轨道重叠，形成2个C-Hs-sp3σ键。因此NH3和H2O的空间结构分别是三角锥形、V形。(2)sp2杂化xyzxyzxyzxyz120°①sp2杂化的形成b.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。②sp2杂化轨道特征：a.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。c.每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。d.3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。练习4.用杂化轨道理论分析CH2=CH2和BF3的的成键情况和空间结构。↑↑↑↓2s2p↑↑↑↑sp2sp2杂化↑↑↓2s2p↑↑↑sp2sp2杂化120°CH2=CH2BF3BCCH2=CH2分子中碳原子的3个sp2杂化轨道有一个相互重叠形成sp2-sp2σ键，另外2个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个s-sp2σ键，未参与杂化的2P轨道相互重叠形成π键。BF3分子中硼原子的3个sp2杂化轨道与氟原子p轨道重叠形成三个p-sp2σ键因此CH2=CH2和BF3的空间结构均为平面三角形

。(3)sp杂化xyzxyzzxyzxyz180°①sp杂化的形成b.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。a.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。②sp杂化轨道特征：c.两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。d.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。练习5.用杂化轨道理论分析CH≡CH和BeCl2的的成键情况和空间结构。CH≡CH分子中碳原子的2个sp杂化轨道有1个相互重叠形成sp-spσ键，另外1个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成1个s-spσ键，未参与杂化的2个2P轨道相互重叠形成2个π键。CH≡CHBeCl2↑↓2s2psp杂化↑↑spBe↑↑↑↓2s2psp杂化↑↑sp↑↑CBeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道与氯原子p轨道重叠形成2个sp-pσ键因此CH≡CH和BeCl2的空间结构均为直线形

。(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，杂化前后轨道数不变(5)杂化轨道用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对,未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。(3)杂化后原子轨道的伸展方向、形状发生变化,，杂化轨道的能量、形状都相同,遵循杂化轨道间斥力最小原理。(4)杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时利用大的一头，可以使轨道重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。6.杂化规律：【本节小结】1、根据价层电子对互斥模型及原子杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为(

)A.直线形sp杂