杂化轨道理论简介-高二化学课件（人教版2019选择性必修2）

人教版选择性必修2网科学【备课无忧】2021-2022学年高二化学同步优质课件人教版选择性必修2网科学杂化轨道理论简介第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构学习目标1.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。2.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。1.知道杂化轨道理论的基本内容.2.能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构.杂化轨道理论简介

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？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，不可能得到正四面体构型的甲烷分子如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论C1s22s22p2H1s1H1s1H1s1H1s1原子轨道重叠CH4不可能得到正四面体形杂化轨道理论用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成sp3CH4分子（sp3杂化）对杂化过程的理解

杂化理论轨道简介原子轨道杂化杂化轨道在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数②杂化改变了原子轨道的形状和方向③杂化使原子的成键能力增强④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道1.概念：2.要点：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。3.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4.杂化类型及分子的空间构型xyzxyzzxyzxyz109°28′1.sp3杂化

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形的分子。109°28’1.sp3杂化

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2.sp2杂化

xyzxyzzxyzxyz120°

一个s轨道与两个p轨道杂化，得三个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,呈平面三角形.SO2BF3spppsp2120°FFFBB：1s22s22p1没有3个单电子sp2sp2杂化例如：Sp2

杂化——BF3分子的形成C2s2基态原子：H1s1激发态原子：C2p32s1杂化后：HHHH2p2CH2=CH23.sp杂化

xyzxyzzxyzxyz180°spppsp

一个s轨道与一个p轨道杂化后，得两个sp杂化轨道，杂化轨道之间的夹角为180度。CO2

BeCl2180°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ClClsppxpxC2p22s2基态原子：H1s1激发态原子：C2p32s1杂化后：CHCH未参与杂化的p轨道可用于形成π键点拨：sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。5.杂化类型判断：A的价电子对数234A的杂化轨道数杂化类型A的价电子空间构型（VSEPR模型）A的杂化轨道空间构型ABm型分子或离子空间构型对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。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形正四面体三角锥形或V形杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数杂化轨道理论解释微粒的立体构型=中心原子的价层电子对数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本节小结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判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有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；如果有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；如果全部是单键，则形成sp3杂化。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。(

)③五原子分子的空间结构都是正四面体形。(

)④杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。(

)⑤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。(

)⑥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。(

)1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)√√××××2．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。D3.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。C4.指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式及空间结构。(1)CS2分子中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

;

(2)CH2O中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

;

(3)CCl4分子中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

;

(4)H2S分子中的S为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

。

解析:轨道杂化所用原子轨道的能量相近,且杂化轨道只能用于形成σ键,未参与杂化的p轨道还可以形成π键。杂化轨道