第二节分子的立体结构.docx

第二节分子的立体结构杂化轨道理论简介教材分析：本课内容选自新课程人教版高中化学选修3第二章第二节第二课时，充分体现了化学学科的理论特点。其内容上承上节课所学的价层电子对互斥理论。通过本节课介绍的杂化轨道理论和已学过的价层电子对互斥理论可以简单推测分子或离子的立体构型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。以三原子、四原子和五原子分子的立体结构模型为例，介绍典型分子的立体结构；然后从价层电子对互斥模型和杂化轨道理论解释分子结构的多样性和复杂性，并根据上述理论判断简单分子或离子的构型。通过这些理论的学习，极大地提高了学生的化学理论水平和化学思维方式。学情分析：学生刚刚学习物质结构不久，对结构化学了解得不是特别多，再加上这章内容对学生的理论要求比较高，所以，对学生来说有一定的困难。但学生已经学过电子排布式和价层电子对互斥理论，所以也不是特别难理解。，教学目的知识与技能1.认识杂化轨道理论的要点2.进一步了解分子或离子的价层电子对模型3.能根据杂化轨道理论确定中心原子的杂化轨道类型过程与方法1、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学2、培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力情感态度价值观1、培养学生从物质结构决定性质的视角解释分子的某些性质的能力，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。教学重点杂化轨道理论的要点教学难点杂化轨道理论教法利用甲烷的正四面体结构与他的原子轨道情况不相符，引出杂化轨道理论，再配以图片讲解sp3、sp2、sp杂化轨道，再结合价层电子对互斥理论推测一些简单分子和离子的中心原子的杂化轨道类型、数目及空间结构学法课前预习，上课认真听讲，归纳总结重点难点，课后及时练习反馈知识结构与板书设计杂化轨道理论简介1、杂化的概念：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，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。2、杂化轨道的类型：(1) sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角10928，称为sp3杂化轨道。空间结构：空间正四面体或V型、三角锥型。(2) sp2杂化：同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。(3) sp 杂化：同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道，3、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教学过程引入 我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C-H键的键长相同，HC-H的键角为10928。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，碳原子的价电子构型2s22p2，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ls原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。普通价键理论无法解释这个现象，为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。板书三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：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，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。讲杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。为了解决甲烷分子四面体构型，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角10928，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C-H键，因此呈正四面体的分子构型。投影讲杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。讲我们需要格外注意的是，杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子，剩余的p轨道可以形成键投影 sp3杂化轨道 板书2、杂化轨道的类型：(1) sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角10928，称为sp3杂化轨道。讲价层电子对互斥模型时我们知道，H20和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子一样，也是四面体形的，因此它们的中心原子也是采取sp3杂化的。所不同的是，水分子的氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的，而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据。板书空间结构：空间正四面体或V型、三角锥型。讲凡属于VESPR模型的AY4的分子中心原子A都采取sp3 杂化类型。例如CH4、NH3、H2O等。其中像CH4这类与中心原子键合的是同一种原子，因此分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。而像NH3、H2O这类物质的中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的键或孤对电子，这个的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化，讲除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。板书 (2) sp2杂化：同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。投影板书 sp2 杂化轨道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。 投影讲应当注意的是，没有填充电子的空轨道一般都不参与杂化。讲乙烯分子中的碳原子的原子轨道采用sp2杂化。其中两个碳原子间各用一个sp2杂化轨道形成键，用两个sp2杂化轨道与氢原子形成键，两个碳原子各用一个未参加杂化的2p原子轨道形成键。投影讲sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得板书 (3) sp 杂化：同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。投影板书sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道， 投影【思考】请同学们利用杂化轨道理论分析乙炔分子的形成过程教师评讲和解释【小结】杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间的排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥能越小，对sp杂化来说，当键角为180时，其排拆力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。1用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示)2写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。 1、直线型 平面三角型2、sp杂化 sp2杂化板书3、杂化轨道数的计算理论研究发现：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小结无论是价层电子对互斥理论还是杂化轨道理论，我们都是为了合理的解释分子的空间构型， 练习杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间的夹角空间