高中化学杂化轨道.ppt

第二节 分子的立体结构 （第二课时）,2s 2px 2py 2pz,2s 2px 2py 2pz,H原子轨道：,1s,碳（C）外层电子结构：,思考： 价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为10928。因为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，不可能得到四面体构型的甲烷分子。 这是为什么呢？,鲍林在价键理论基础上提出了“杂化”假设，补充了价键理论的不足。,三、杂化轨道理论,1、基本要点：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合形成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,（一）、杂化轨道,2、特点：杂化前后轨道数目不变 杂化后的轨道能量相同，形状相同 （电子云一头大，一头小）,同一个原子的1个 ns 轨道与3个 np 轨道进行杂化组合为 4个sp3 杂化轨道 (含1/4原s轨道成份和3/4原p轨道成份)。 sp3 杂化轨道间的夹角是 ：10928， 杂化轨道空间构型：正四面体形。,（二）杂化类型,1、sp3 杂化,C2H4(sp2杂化）,（二）杂化类型,2、sp2 杂化,（二）杂化类型,3、sp杂化：,2S,BeCl2,5.sp3d2杂化：由中心原子的一个 s 轨道、三个 p 轨道和两个d轨道杂化组合成六个新的 sp3d2 杂化轨道。,杂化轨道夹角：90,杂化轨道空间构型：正八面体,2、杂化轨道的类型,如：SF6中的硫原子,杂化类型,参加杂化的轨道,杂化轨道数,分子空间构型,实 例,价层电子对数,s+p,s+(2)p,s+(3)p,2,4,3,四面体,2,3,4,sp,sp2,sp3,小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型,杂化轨道间的夹角,直线形,平面三角形,三角锥,V型,109.5,3、杂化轨道类型与分子构型的判断,杂化轨道类型与分子构型的判断,计算中心原子价电子对,=价电子对数,结合上述信息完成下表：,杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未成键孤对电子,0+2=2,SP,直线形,0,平面三角形,0+3=3,SP2,0,0+4=4,SP3,正四面体形,0,平面形,0+3=3,SP2,0,0,0+2=2,SP,直线形,1+3=4,SP3,三角锥形,1,V形,2+2=4,SP3,2,含C元素的化合物通过看中心原子C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个键，用去2个P轨道，形成的是SP杂化； 如：CO2 C2H2 HCN 如果有1个双键和2个单键则其中必有1个键，用去1个P轨道，形成的是SP2杂化； 如：C2H4 CH2O 如果有4个单键，则形成SP3杂化。 如: CH4 C2H6,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个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，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键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,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轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,练习： 用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。 （1）CO2 （2）H2O （3）HCHO （4）HCN （5）SO3,练习：,1.下列分子中中心原子的杂化轨道类型与其他三个都不一样 的是（ ） A.HCN B.CO2 C.BeCl2 D.PCl3,2、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构， 下列说法不正确的是（ ） A、C原子的四个杂化轨道的能量一样 B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样 C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道 D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据,D,D,3、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子 的几何构型：CO2 、 CO32- 、H2S、 PH3,4、乙炔分子中4个原子位于一条直线上，对其结构分子如下： （1）分子中的两个碳原子都发生了 杂化，所得杂化轨道在空间位置的关系是 ； （2）除了杂化轨道外，碳原子还有 个未参与杂化