2.2.3 杂化轨道理论简介 课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

选择性必修2(人教版2019)第二章分子结构与性质第二节

分子的空间结构第3课时杂化轨道理论简介C原子电子排布图（轨道表示式）1s22s22p2H电子排布图1s1【思考与讨论】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？【思考与讨论】H-Cl的s-pσ键形成H1s↑Cl1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑H－Cls-pσ键写出碳原子的电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？形成共价键的键长也不同，不可能得到4个键长相同的C-H键，C

价层电子轨道表示式2s2pH价层电子轨道表示式1s跃迁xyzC原子的2s和2p轨道形状不同，怎么解释CH4的正四面体结构呢？与H原子的1s轨道重叠，如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论

学习

目标第3课时杂化轨道理论简介PART01PART02通过认识分子结构以及杂化轨道理论,分析杂化类型与分子空间结构的关系,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用杂化轨道理论进行解释,培养证据推理与模型认知的核心素养。外界条件下，能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。

为解决这一矛盾，1931年鲍林在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论，它实际上仍属于现代价键理论。[任务一]

杂化轨道理论简介莱纳斯·卡尔·鲍林价层电子空轨道激发杂化轨道轨道重新组合成对电子中的一个与激发电子临近能量相近的原子轨道吸收能量轨道总数目不变，角度和形状发生变化，成键时释放能量较多，轨道重叠程度更大，生成的分子更稳定只有在形成化学键时才会杂化！单独的原子不会发生杂化。常是同一能层或相近能级的原子轨道。1.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2.杂化的特点杂化前后原子轨道在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小2.杂化的特点未参与杂化的p轨道可用于形成π键。(1)杂化前后轨道数不变(2)杂化过程中轨道的形状发生变化(4)杂化后的新轨道能量、形状都相同(6)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对

pppssp3杂化xyzxyzzxyzxyz

sp3

3.杂化类型①sp3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。

pppssp3杂化sp3sp3sp3sp3109°28′

sp3

①sp3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。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形

价层电子对互斥模型H2O和NH3的VSEPR模型与CH4一样，四面体形H2O和NH3的中心原子也采取sp3的杂化2个杂化轨道被σ电子对占据2个杂化轨道被孤电子对占据3个杂化轨道被σ电子对占据1个杂化轨道被孤电子对占据杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道融会贯通

pppssp2杂化xyzxyzzxyzxyzsp2sp2sp2120°

sp2p

②sp2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。

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

轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个单电子电子激发杂化轨道sp2杂化FFFB120°思考：C2H4中碳原子的杂化方式C2s基态原子：H1s激发态原子：C2p2s杂化后：2pC2psp2剩余的p轨道用于形成π键xyzsp2sp2sp2psp2sp2sp2sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如：乙烯分子碳碳双键的形成。头碰头σ键肩并肩肩并肩σ键π键HHHH乙烯中sp2杂化C原子成键过程CH2=CH2

pppssp杂化

spp

xyzxyzzxyzxyzspsp180°③sp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杂化轨道的形状为一头大，一头小，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。Be：1s22s2180°ClClBeBeCl2分子的形成3.sp杂化任务二杂化理论-类型

没有单个电子spppsp电子激发杂化轨道sp杂化····ppspspspspxyzxyzsp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的碳碳三键的形成。头碰头σ键肩并肩肩并肩σ键HH乙炔中sp杂化C原子成键过程π键π键CHCH杂化前后原子轨道在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小5.杂化轨道与分子的空间结构的关系杂化类型spsp2sp3轨道组成轨道夹角杂化轨道示意图实例分子的空间结构1个ns和1个np1个ns和2个np1个ns和3个np180°120°109°28′BeCl2BeF3CH4直线形平面三角形正四面体中心原子的杂化轨道类型与VSEPR模型有什么联系？实例孤电子对数价层电子对数VSEPR模型杂化轨道数中心原子的杂化轨道类型CO2

2spSO23sp2SO33sp2H2O

4sp3NH34sp3CH44sp302直线形13平面三角形04平面三角形23四面体形14四面体形04正四面体形杂化轨道模型价层电子对数＝杂化轨道数(x)，中心原子采取spx-1杂化[任务二]判断中心原子的杂化类型1、计算价层电子对数杂化轨道数(x)＝价层电子对数，中心原子采取spx-1杂化化学式BeCl2SO2CO32-CH4NH4+NH3H2Oσ键电子对孤电子对杂化轨道数杂化类型202sp213sp2303sp2404sp3404sp3321244sp3sp3=σ键电子对数+中心原子孤电子对数杂化轨道与分子的空间结构的关系杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数=

中心原子的价层电子对数实例价电子对数中心原子的杂化轨道类型VSEPR模型名称分子的空间构型BeCl2、CO22+0=2sp直线形直线形SO22+1=3sp2平面三角形

V形SO33+0=3sp2平面三角形H2O2+2=4sp3四面体形V形NH33+1=4sp3三角锥形CH4、CCl44+0=4sp3正四面体形2、根据杂化轨道的夹角判断杂化轨道夹角180°120°109°28′杂化轨道类型spsp2sp3单键碳原子采取sp3杂化；双键碳原子采取sp2杂化；三键碳原子采取sp杂化。3、有机物中碳原子杂化类型判断方法51234苯分子中的碳原子是什么杂化类型？苯C6H6平面正六边形

6个碳原子之间的化学键完全相同，是介于单键和双键之间的一种独特的键。120°Π6个p轨道6个电子

苯分子中碳原子取sp2杂化，3个杂化轨道分别用于形成3个σ键，故苯分子键角为120°；苯分子每个碳原子均有1个未参与杂化杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行，6个“肩并肩”的平行p轨道上总共6个电子一起形成了弥散在整个苯环的1个p-p大π键。

66丁二烯Π4个p轨道4个电子44

石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所形成的平面，碳原子取sp2杂化，每个碳原子均有1个未参与杂化杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行，平行的n个p轨道形成了1个p-p大π键。电子在这个中可以自由移动，所以石墨能导电。

课堂小结价层电子对互斥模型杂化轨道理论计算价层电子对数价层电子对数=σ键电子对数+中心原子孤电子对数234直线形平面三角形四面体形sp杂化，直线形sp2杂化，平面三角形sp3杂化，四面体形预测分子结构略去孤电子对解释分子空间结构例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杂化

B.平面三角形sp2杂化C.三角锥形sp2杂化

D.三角锥形sp3杂化解析:判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1,与其相连的原子数为3,根据原子杂化轨道理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化,NF3分子的空间结构为三角锥形,类似于NH3。D例2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是(

)A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-p解析:分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上的一个未成对电子与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。C明辨是非①价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。(

)②NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。(

)③杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。(

)④凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形。(

)⑤凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。(

)×√√××2.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C2H4B3.指出下列分子中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子或离子的几何构型。

(1)PCI3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O(5)SO3(6)SO32-(1)PCI3：sp3

三角