杂化轨道理论简介课件高二化学人教版选择性必修2

第二节分子的立体构型第三课时——杂化轨道理论简介活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的空间结构新问题1：1.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原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1新问题2：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，不可能得到四面体结构的甲烷分子。CC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?

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，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。

109°28’四、杂化轨道理论简介1.概念：在形成分子时，由于原子的相互影响,若干个不同类型但能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.要点：（1）参与杂化的各原子轨道能量要相近（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；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；2.要点：（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（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；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；（3）为使相互间排斥力最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同；★对于非过渡元素，由于ns和np能级接近，往往采用“sp”型杂化（分为sp杂化、sp2杂化、sp3杂化）sp杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz180°每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小；每个sp杂化轨道含有1/2s

轨道和1/2p

轨道；两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。

sp

杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个完全相同的sp杂化轨道。180°ClClBe例如：sp

杂化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

没有单个电子，spsp杂化ClClsppxpxsp2杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz120°

每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，每个sp2杂化轨道含有1/3s

轨道和2/3p

轨道；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个完全相同的sp2杂化轨道。

120°FFFB例如：sp2

杂化——BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个成单电子sp2sp2杂化sp3杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个完全相同的sp3杂化轨道。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小；每个sp3杂化轨道含有1/4s

轨道和3/4p

轨道；每两个轨道间的夹角为109°28′，呈正四面体形。例如：sp3

杂化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2杂化轨道每个轨道的成分轨道间夹角(键角)

sp1/2s，1/2p180°

sp21/3s，2/3p120°

sp31/4s，3/4p109°28′3.杂化轨道分类：sp3CH4原子轨道杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。战

NH3中的N原子sp3杂化

N原子的4个sp3杂化轨道再分别与3个氢原子的1s轨道形成3个s-sp3σ键，剩余1个sp3杂化轨道含一对孤电子对H2O中O原子轨道杂化O原子：2s22p4有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90°，为什么?2s2p2

对孤对电子杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对

O原子的4个sp3杂化轨道再分别与2个氢原子的1s轨道形成2个s-sp3σ键，剩余2个sp3杂化轨道含2对孤电子对.三、杂化理论简介4.杂化类型判断：

因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有

杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的中心原子价层电子对数，再由杂化轨道数判断杂化轨道类型。=中心原子孤电子对数＋σ键电子对数（配位原子数）杂化轨道数=中心原子价层电子对数代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO20＋2＝2spCH2O0＋3＝3sp2CH40＋4＝4sp3SO21＋2＝3sp2NH31＋3＝4sp3H2O2＋2＝4sp3杂化轨道数=中心原子孤电子对数＋配位原子数应当注意的是，sp和sp2杂化中，还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，如CO2、CH2O等。A的价层电子对数234A的杂化轨道数杂化轨道类型A的价电子空间构型（VSEPR模型）A的杂化轨道空间构型ABn型分子或离子空间构型对于ABn型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价层电子对数相等。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形正四面体或三角锥形或V形例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180°180°120°109°28′直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.28′109.28′105°107°107°课堂练习例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C2H4B例3：对SO2与CO2说法正确的是()A．都是直线形结构

B．中心原子都采取sp杂化轨道

C．S原子和C原子上都没有孤对电子

D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构D例4：三溴化砷(AsBr3)常应用于医药和化学分析领域。下列说法正确的是A．该分子含非极性共价键 B．中心原子采取sp3杂化C．键角等于120° D．空间结构为平面三角形B试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况交流讨论C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。思考：1、乙烷（CH3CH3）分子中碳原子的杂化轨道类型？丙烷（CH3CH2CH3）？2、丙烯（CH3CH=CH2）分子中碳原子的杂化轨道类型？3、乙醛（CH3CHO）分子中碳原子的杂化轨道类型？4、丙炔（CH3—C≡CH）分子中碳原子的杂化轨道类型？4.影响键角的因素中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp杂化

＞sp2杂化

＞sp3杂化，如键角：CH≡CH＞CH2=CH2

＞CH4。中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间

＞

孤电子对与成键电子对之间

＞

成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，如键角：CH4

＞NH3

＞H2O1）根据中心原子的杂化轨道类型判断2）根据中心原子的孤电子对数判断中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，利用中心原子的电负性大小比较键角大小，如H2O和H2S，中心原子均为sp3杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性O＞S，吸引电子的能力：O＞S，成键电子对更靠近中心原子，且键长：O-H<S-H，使得H2O中成键电子对间的斥力增大，键角更大，即键角：H2O(105°)＞H2S(92.1°)。3）根据中心原子的电负性大小判断

C6H6sp2杂化C6H6的大π键（离域键）补充：大π键1.大π键的定义

在多原子分子中有相互平行的p轨道，它们连贯、重叠在一起，构成一个整体，p电子在多个原子间运动，像这样，不局限在两个原子之间的π键称为离域π键，或共轭大π键，简称大π键。2.大π键的表示方法m代表参与形成的大π键原子数（或平行p轨道数目）n代表参与形成大π键的电子数3.大π键的形成条件1)这些原子都在同一平面上；2)这些原子有相互平行的p轨道；（H无p轨道所以不能形成大π键）3)3个或3个以上原子形成的π键。4.常见物质中大π键的表示【1】苯环中的大π键（1）原子数：去掉H，苯环中6个C采取sp2杂化,（2）6个碳原子共有6个未参与杂化的p轨道和6个未成对的p电子,p轨道肩并肩重叠,形成了π66大π键.【2】吡啶C5H5N中的大π键去掉5H，其余6个原子均为sp2杂化，分子构型为平面形；5个C原子5个电子，在5个未杂化p轨道内；1个N原子提供1个电子存在于未杂化p轨道内；6个原子共6个未杂化p轨道垂直于分子平面，6个电子在大π键里运动，形成离域大π键，记作π66。高考直通车【3】噻吩（C4H4S）中的大π键不考虑4个H，4个C原子采取sp2杂化，共4个电子在未杂化p轨道内运动；1个S原子补2对电子，使之满足6个价电子，取1对（2个电子）；5个原子的5个p轨道在分子平面上下方相互重叠,6个电子在大π键内运动,形成

大π键高考直通车HHHH【4】臭氧（O3）分子中的大π键高考直通车先画出3个O原子，2个O-Oσ键，两边的O为单键，每个原子上分别补2对电子和1个单电子；中间的O为2根键，每个补2个孤电子对，使之均满足6个价电子。3个O原子的3个互相垂直的p轨道在分子平面上下方分别重叠，两边的O各出1个电子，中间的O出1对电子，共有4个电子在轨道上运动，