杂化轨道理论

1、. 选修三选修三 第二章第二章第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介.本节课主要讨论的几个问题本节课主要讨论的几个问题 为什么要建立和学习杂化轨道理论？为什么要建立和学习杂化轨道理论？ 杂化轨道理论的要点有哪些？杂化轨道理论的要点有哪些？ 杂化轨道有哪几种类型？杂化轨道有哪几种类型？ 怎么运用杂化轨道理论来分析和解怎么运用杂化轨道理论来分析和解决问题？决问题？.【学习讨论】【学习讨论】分子中的分子中的4 4个个CH键是完全等同的，键是完全等同的，每两个键之间的键角都是每两个键之间的键角都是10928。1 1、甲烷分子的立体构型是什么？分子中有、甲烷分子的立

2、体构型是什么？分子中有几个几个C-H键？比较这几个化学键的键长、键？比较这几个化学键的键长、键角、键能有没有不同？键角、键能有没有不同？正四面体型正四面体型4 4个个C-H键键一、为什么要建立杂化轨道理论一、为什么要建立杂化轨道理论.2、从甲烷分子中从甲烷分子中C-H键的数目，说明中心键的数目，说明中心原子原子C在与在与H化合时应有几个未成对电子？化合时应有几个未成对电子？由由C原子的价电子排布可知：原子的价电子排布可知：C C原子的未原子的未成对电子是多少？由此推测基态成对电子是多少？由此推测基态C原子的原子的最外层电子发生了什么样的变化？最外层电子发生了什么样的变化？跃迁跃迁【学习讨论】【

3、学习讨论】2p2s激发态激发态最外层最外层s s电子发生了电子发生了跃迁跃迁2s2p基态基态C:.3 3、电子跃迁后，得到的四个原子轨道有没有、电子跃迁后，得到的四个原子轨道有没有差别？那么由这四个原子轨道结合差别？那么由这四个原子轨道结合H H原子形成原子形成的的4 4个个C-HC-H键应该有无差别？键应该有无差别？【学习讨论】【学习讨论】解决问题的方法是建立新的理论解决问题的方法是建立新的理论-美国化学美国化学家鲍林提出了家鲍林提出了杂化轨道理论杂化轨道理论。这与实际测得甲烷分子中的这与实际测得甲烷分子中的4 4个个C-HC-H键的键长，键的键长，键能、键角有没有矛盾？解决这一矛盾的出路键

4、能、键角有没有矛盾？解决这一矛盾的出路是什么？是什么？.【学习讨论】【学习讨论】4 4、阅读课本、阅读课本P39P39并思考：鲍林是怎么解决这个矛并思考：鲍林是怎么解决这个矛盾的，如何解释甲烷分子的正四面体结构？盾的，如何解释甲烷分子的正四面体结构？动画视频动画视频2s2p基态基态C:跃迁跃迁2p2s激发态激发态杂化杂化杂化态杂化态-以上就是杂化轨道理论的观点以上就是杂化轨道理论的观点.二、杂化轨道理论有哪些要点？二、杂化轨道理论有哪些要点？1、什么是“杂化杂化”？ 在形成在形成多原子分子多原子分子的过程中，的过程中，中心原中心原子子的若干的若干能量相近能量相近的原子轨道的原子轨道重新组合重新

5、组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化杂化。产生的新轨道叫。产生的新轨道叫杂化轨道杂化轨道。.四四变变成分成分能量能量形状形状伸展方向伸展方向一一不变不变：轨道数目轨道数目【思考与交流】【思考与交流】（1）甲烷分子中）甲烷分子中C原子的轨道杂化过程前原子的轨道杂化过程前后，发生了哪些变化？哪些没有变化？后，发生了哪些变化？哪些没有变化？（2）杂化后的轨道在空间的分布要遵）杂化后的轨道在空间的分布要遵守守VSEPR理论吗？那么理论吗？那么4个完全相同的个完全相同的杂化轨道在空间应该怎样分布？杂化轨道在空间应该怎样分布？.2 2、杂化轨道理论的要点、杂化

6、轨道理论的要点 杂化轨道在杂化轨道在空间构型空间构型上都具有上都具有一定一定的的对称性对称性（原因）（原因）四四变变 成分成分 能量能量形状形状 伸展方向伸展方向一一不变不变：轨道数目轨道数目.【杂化轨道的类型讨论】【杂化轨道的类型讨论】 像甲烷分子中碳原子这像甲烷分子中碳原子这样，由样，由1个个s轨道轨道和和3个个p轨道轨道杂化后，形成杂化后，形成4个新轨道个新轨道。sp3杂化杂化呈呈正四面体形，正四面体形，夹角为夹角为10928 。概念概念特点特点（1）成分：）成分：每个每个sp3杂化轨道有杂化轨道有 1/4 s 轨轨道道和和 3/4 p 轨道轨道（2）空间构型）空间构型：. 【合作探究合

7、作探究】 已知：已知： BF3分子中共有分子中共有三个三个键键，为平，为平面三角形面三角形分子分子（键角（键角120）。120FFFB 问题：问题：BF3 分子中心原分子中心原子有没有发生杂化？为什子有没有发生杂化？为什么？如果发生杂化，是哪么？如果发生杂化，是哪些轨道发生杂化？些轨道发生杂化？.B原子的杂化过程：原子的杂化过程：动画视频动画视频.【杂化轨道的类型讨论】【杂化轨道的类型讨论】由由1个个s轨道轨道和和2个个p轨道轨道杂化杂化后，形成后，形成3个新轨道个新轨道。sp2杂化杂化3个个sp2杂化轨道呈杂化轨道呈平面三平面三角形，角形，夹角为夹角为120概念概念特点特点（1）成分：）成分

8、：每个每个sp2杂化轨道有杂化轨道有 1/3 s 轨轨道道和和 2/3 p 轨道轨道（2）空间构型）空间构型：.【问题思考问题思考】 当有当有1 1个个s s轨道和轨道和3 3个相互垂直的个相互垂直的p p轨道参与轨道参与杂化，得到了杂化，得到了spsp3 3杂化轨道；有杂化轨道；有1 1个个s s轨道和轨道和2 2个个p p轨道参与杂化，得到的是轨道参与杂化，得到的是spsp2 2杂化轨道。依此杂化轨道。依此类推，类推，当只有当只有1 1个个s s轨道和轨道和1 1个个p p轨道参与杂化，轨道参与杂化，应该属于什么杂化类型？有何特点？应该属于什么杂化类型？有何特点？动画视频动画视频.【杂化轨

9、道的类型讨论】【杂化轨道的类型讨论】由由1个个s轨道轨道和和1个个p轨道轨道杂化杂化后，形成后，形成2个新轨道个新轨道。sp杂化杂化2个个sp杂化轨道呈杂化轨道呈直线形，直线形，夹角为夹角为180概念概念特点特点（1）成分：）成分：每个每个sp杂化轨道有杂化轨道有 1/2 s 轨道轨道和和 1/2 p 轨道轨道（2）空间构型）空间构型：.16杂化类型杂化类型参与杂化参与杂化的轨道类的轨道类型和数目型和数目杂化杂化轨道轨道数目数目每个杂化轨道每个杂化轨道成分成分杂化轨道杂化轨道互斥模型互斥模型sp3杂化杂化sp2杂化杂化sp杂化杂化O 1个个s轨道，轨道，3个个p轨道轨道41/4 s 轨道轨道3

10、/4 p 轨道轨道1个个s轨道，轨道，2个个p轨道轨道31/3 s 轨道轨道2/3 p 轨道轨道1个个s轨道，轨道，1个个p轨道轨道21/2 s 轨道轨道1/2 p 轨道轨道三、杂化轨道理论的类型三、杂化轨道理论的类型.四、运用杂化轨道理论来分析和四、运用杂化轨道理论来分析和解决问题的方法解决问题的方法 所以从杂化类型可以分析分子的结构。所以从杂化类型可以分析分子的结构。反过来，从分子的空间结构可以推测分子反过来，从分子的空间结构可以推测分子里中心原子的轨道杂化类型。里中心原子的轨道杂化类型。 特定的杂化类型，其杂化轨道就特定的杂化类型，其杂化轨道就具有特定的空间构型。具有特定的空间构型。.【

11、课堂练习】【课堂练习】 完成下表完成下表 归纳小结归纳小结分子分子VSEPRVSEPR模型模型杂化轨道类型杂化轨道数目中心原子结合的原子数孤电子对数H2ONH3CH4BF3CO2四四面体形面体形sp3sp3sp3sp2sp444322231403002四四面体形面体形正正四四面体形面体形平面平面三三角形角形直直线线形形.杂化轨道数杂化轨道数= =孤电子对数中心原子结合的原子孤电子对数中心原子结合的原子数数中心原子杂化类型判断的简单方法：中心原子杂化类型判断的简单方法：【方法讨论】【方法讨论】：如果对某种分子的立体构型和杂：如果对某种分子的立体构型和杂化类型都不清楚，还能采用什么简单的方法得出化

12、类型都不清楚，还能采用什么简单的方法得出该分子中心原子的杂化类型？（提示：从杂化轨该分子中心原子的杂化类型？（提示：从杂化轨道数目入手）道数目入手）= = 中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数价层电子对要包括价层电子对要包括键电子对吗？键电子对吗？.【思考思考】 已知乙烯的分子所有原子在空间处于已知乙烯的分子所有原子在空间处于同一平面上，判断乙烯分子的碳原子采用同一平面上，判断乙烯分子的碳原子采用的是什么杂化类型？它的杂化轨道用于形的是什么杂化类型？它的杂化轨道用于形成什么类型的化学键？最外层未杂化的轨成什么类型的化学键？最外层未杂化的轨道形成什么类型的化学键？道形成什么类型的化学键？ .

13、【温馨提示温馨提示】 杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键键或或者用来容纳未参与成键的者用来容纳未参与成键的孤电子孤电子对对。而。而未参与杂化未参与杂化的的p轨道可用轨道可用于形成于形成键键。. 请判断下列分子或离子的请判断下列分子或离子的VSEPR模模型和中心原子的轨道杂化类型：型和中心原子的轨道杂化类型： H3O+ 、 CO32- 、H2S、 PH3 【巩固练习】【巩固练习】. 一、为什么要建立杂化轨道理论一、为什么要建立杂化轨道理论二、杂化轨道理论的要点二、杂化轨道理论的要点 三、杂化轨道理论的类型三、杂化轨道理论的类型spsp3 3杂化杂化、spsp2 2杂化杂化、spsp杂化杂化四

14、、四、运用杂化轨道理论分析和解决问题的方法运用杂化轨道理论分析和解决问题的方法 杂化轨道数杂化轨道数 = = 孤电子对数中心原子孤电子对数中心原子结合的原子结合的原子数数= = 中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介1 1、概念；、概念；2 2、要点：、要点：四四变、变、一一不变、对称性不变、对称性.（20132013年江苏高考年江苏高考2121题节选题节选）元素）元素X位于第四位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为且最外层电子数为2 2。元素。元素Y基态原子的基态原子的3p轨道轨道上有上有4 4个电子。元素个电子。元素Z的原子最外层电子数是其的原子最外层电子数是其内层的内层的3 3倍。倍。（2 2）在）在Y的氢化物的氢化物(H2Y)分子中，分子中，Y原子轨道原子轨道的杂化类型是（的杂化类型是（ ） （4 4）Y 与与Z可形成可形成YZ42