《第1课时 杂化轨道理论》参考课件

第2节共价键与分子的空间结构第1课时杂化轨道理论学习目标核心素养培养1.理解杂化轨道理论的主要内容,掌握三种主要的杂化类型。宏观辨识与微观探析2.能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。证据推理与模型认知知识体系复习回顾原子间通过共用电子形成的化学键叫共价键。共价键具有饱和性和方向性，所以原子间以共价键形成的分子具有一定的空间构型。一些典型分子的空间构型：HCl180ºH2O104.5°NH3107.3°CH4

109°28'联想·质疑阅读课本第46页，了解杂化轨道理论以及对甲烷分子空间构型的解释。甲烷分子的空间构型正四面体键角：109°28'2s2p价电子排布：思考：根据甲烷分子的空间构型，C原子应该有4个未成对电子和氢原子成键，C原子的4个未成对电子所在的轨道应该一模一样，且空间分布均匀，分别与H原子的1s轨道成σ键。基态碳原子激发态2s2p激发根据价键理论，原子之间若要形成共价键,它们的价电子中应当有未成对的电子。2s2p甲烷分子的正四面体构型是怎样形成的呢？杂化4个sp3杂化轨道自旋方向相同sp3杂化：一个2s轨道与3个2p轨道重新组合成4个相同的轨道,且空间分布均匀。通常,有几个原子轨道参加杂化,杂化后生成的杂化轨道的数目就有几个。sp3杂化轨道形成示意图思考1：轨道杂化以后，有何优点？杂化轨道在角度分布上更集中，成键时重叠程度更大，形成的共价键更牢固能量杂化前杂化后p轨道稍大于s轨道，但是在同一能级组中，能量接近。4个杂化轨道能量相同,能量处于s与p轨道之间。杂化前后轨道的比较：四个杂化轨道为什么采取正四面体构型？为了使轨道间的排斥最小，体系最稳定，四个杂化轨道在空间应尽可能远离，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点，轨道间夹角为109°28'。⑵杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。一、分子空间结构的理论分析1.杂化轨道理论⑴原子轨道杂化：在外界条件影响下，原子在组合成分子的过程中原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成一组的能量相等新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。(5)只有能量相近的轨道才能杂化(ns、np等同一能级组)。2、杂化轨道的特点(1)形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。(3)杂化前后轨道数目不变。通常,有多少个原子轨道参加杂化,就形成多少个杂化轨道。(4)杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。s轨道和p轨道杂化后,杂化轨道不仅改变了原有s和p轨道的空间取向,而且使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大,形成的共价键更牢固。3、杂化轨道的类型及典例杂化类型sp杂化sp2杂化sp3杂化用于杂化的原子轨道形成的杂化轨道数杂化轨道间的夹角空间构型实例直线形平面三角形四面体形1个s轨道1个p轨道1个s轨道2个p轨道1个s轨道3个p轨道2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道180°120°109°28'900~1200之间CH≡CHCH2=CH2CH4BeCl2BF3NH3

H2OBCl3C6H6HgCl2阅读课本第47-48页，了解、分析乙烯、乙炔、苯分子的结构，讨论下列问题，1、确定乙烯、乙炔、苯分子的结构式、空间构型、键角。2、分析原子在成键过程中的原子轨道杂化方式及成键类型。联想·质疑基态激发态2s2p激发2s2p杂化4个sp3杂化轨道自旋方向相同甲烷分子(CH4)中共价键的形成过程：4+→H1sCsp3CH4四个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，形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3的σ键。从而使CH4分子具有正四面体构型。激发态2s2p激发基态2s2p杂化2p3个sp2杂化轨道1个2p轨道sp2乙烯分子(C2H4)中碳原子的sp2杂化过程σσσσσπσσσσσπsp2杂化轨道只能形成3个σ键，未参与杂化的2p轨道能形成1个π键。分子空间结构：平面形分子激发态2s2p激发基态2s2p杂化2个sp1杂化轨道2个2p轨道2psp1乙炔分子(C2H2)中碳原子的sp杂化过程πCCHHσπσσσσσππsp杂化轨道只能成2个σ键,2p能形成2个π键。分子空间结构：直线形分子苯分子(C6H6)中碳原子的杂化过程激发态2s2p激发基态2s2p杂化2p3个sp2杂化轨道1个2p轨道sp2σσσ六个C原子形成一个正六边形σσσσσσσσσC6H6的大π键分子空间结构：平面形分子sp3杂化氨分子(NH3)氮原子sp3杂化，形成氨的过程基态2s2psp3杂化轨道与3个H原子成3个σ键孤对电子σσσ分子空间结构：三角锥形孤对电子价层中的σ成键电子对与孤对电子都要占有杂化轨道,且相互排斥,其中孤对电子对成键电子的排斥能力较强,故偏离109°28',变成为键角107.3°.sp3杂化与2个H原子成2个σ键H2O分子中氧原子的杂化过程基态2s2psp3杂化轨道孤对电子H2O呈角形结构。水分子的键角本应109°28',但由于有2对孤对电子的斥力,该键角变小,成为104.5°。104.5°σσHgCl2

Cl:3s23p5Hg:6s2激发杂化6s6p3s3p两个sp杂化轨道6s6pHgClClσσ中心原子杂化轨道为直线形分子空间构型直线形HgCl2分子的形成过程BF3

F:2s22p5B:2s22p12s2p2s2p激发2s2p杂化三个sp2杂化轨道σσσ中心原子F原子的2p轨道杂化轨道为正三角形分子空间构型平面正三角形BF3分子的形成过程①饱和碳原子——sp3杂化;②双键上的碳原子——sp2杂化;③三键上的碳原子——sp杂化。知识拓展杂化类型的判断方法(1)由分子结构判断杂化类型。①直线形—sp杂化;②平面形—sp2杂化;③四面体形—sp3杂化。(2)由电子对数判断杂化类型(包括孤电子对和成键电子对)①2对——sp杂化;②3对——sp2杂化;③4对——sp3杂化。(3)由碳原子的饱和程度判断。1、下列各物质中的中心原子不是采用sp3杂化的是()A.NH3 B.H2O C.CO2 D.CCl4C2、下列关于杂化轨道的说法错误的是()A.所有原子轨道都参与杂化B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键D.轨道杂化形成的杂化轨道中不一定有1个电子A3.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有()A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化4、PCl3分子的空间结构是()A.平面三角形,键角小于120°B.平面三角形,键角为120°C.三角锥形,键角小于109°28'D.三角锥形,键角为109°28'DC5.指出下列分子中中心原子可能采用的杂化轨道类型,并预测分子的空间结构。(1)BCl3(2)CS2(3)CF4(4)CH3Cl(5)BeCl2