2024-2025学年高二化学选择性必修2（鲁教版）教学课件 第2章 第2节 第1课时 杂化轨道理论简介

1.理解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。第2节共价键与分子的空间结构学习目标第1课时杂化轨道理论1、写出C原子电子排布图，并由此推测：C原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？2、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？109°28′sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而得到四个sp3杂化轨道。每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3/4，四个杂化轨道在空间分布呈正四面体，互成109º28′例如：CH4、NH3、H2O能量杂化前杂化后p轨道稍大于s轨道，但是在同一能级组中，能量接近杂化轨道的能量处于s与p轨道之间，4个轨道能量相等杂化前后轨道的比较杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无总结一：sp3杂化的要点问2、通过观察示意图，描述甲烷中共价键的形成过程4+→HCCH41ssp3杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无4个σ键四个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，形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3的σ键。总结一：sp3杂化的要点杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无总结一：sp3杂化的要点问3、四个杂化轨道为什么采取四面体构型，即4个轨道的伸展方向分别指向正四面体的4个顶点？而不是形成平面四边形等构型呢？通过观察示意图回答。4个σ键3、杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体109.50？一、甲烷分子的空间构型与杂化轨道理论【问题探究一】sp3杂化轨道的空间取向示意图杂化类型参与杂化的原子轨道杂化后的轨道及数目未参与杂化的价电子层轨道杂化轨道间夹角空间构型共价键类型与数量1个s+3个psp34个sp3杂化轨道109028’正四面体无为了使四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，体系最稳定，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点，轨道间夹角为109028’

。总结一：sp3杂化的要点4个σ键sp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到三个sp2杂化轨道。三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º例如：C2H4问3：乙烯分子中各个键的形成过程及键的类型。

两个碳原子的sp2杂化轨道沿各自对称轴形成sp2-sp2

键，另两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp2-s键，两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成P-P键，形成乙烯分子。

注意：在形成共价键时，优先形成“头碰头”式的

键，在此基础上才能形成“肩并肩”式的

键。sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得到两个sp杂化轨道。两个杂化轨道在空间分布呈直线型，互成180º例如：C2H2问3：乙炔分子中各个键的形成过程及键的类型。两个碳原子的sp１杂化轨道沿各自对称轴形成sp１-sp１

键，另2个sp１杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个sp１-s键，两个p轨道分别从侧面相互重叠，形成２个P-P键，形成乙炔分子。

杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p未参与杂化的价电子层轨道２个ｐ轨道１个ｐ轨道无杂化后的轨道及数目2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角18001200109028’

空间构型直线正三角形正四面体共价键类型与数量

4个σ键3σ键２个ｐ-ｐ

键5σ键1个ｐ-ｐ

键sp型杂化总结：

杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成π键大π键C66H66Sp2杂化

基态N的最外层电子构型为2s22p3，在H影响下，N的一个2s轨道和三个2p轨道进行sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3杂化轨道被孤对电子所占据。N用三个各含一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与三个H的1s轨道重叠，形成三个键。由于孤对电子的电子云密集在N的周围，对三个键的电子云有比较大的排斥作用，使键之间的键角被压缩到，因此NH3的空间构型为三角锥形。

基态O的最外层电子构型为2s22p4，在H的影响下，O采用sp3不等性杂化，形成四个sp3杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。O用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H的1s轨道重叠，形成两个键。由于O的两对孤对电子对两个键的成键电子有更大的排斥作用，使键之间的键角被缩到，因此H2O的空间构型为V型。

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？C－Csp3sp2spC＝CC≡C已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数中心原子上的孤电子对数=(a―xb)/2a为中心原子的价电子数，对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，其他不变；对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数，其他不变。x为与中心原子结合的原子数b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，即未成对电子数氢为1，其他原子等于“8―价电子数”代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子的空间构型CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：0+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

用杂化轨道理论分析下列物质的杂化轨道类型和分子的立体构型。（1）BF3（2）SO3（3）NH4+（4）H3O+（5）SO32-分子或离子中心原子上的孤电子对数杂化轨道数杂化类型空间构型名称SO3、BF3SO32-NH4+H3O+03平面三角形14三角锥形正四面体三角锥形0414sp2sp3sp3sp31、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有