4.1.1 分子的空间结构模型（杂化轨道理论）课件 高二下学期苏教版（2019）选择性必修2

专题4分子空间结构与物质性质第一单元

分子的空间结构4.1.1分子的空间结构模型

杂化轨道理论［课标要求］能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构；能利用相关理论解释简单的共价分子的空间结构。多样的分子空间结构Ｖ形（又称角形）直线形平面三角形三角锥形

你思考过这些问题吗？（1）C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4而不是CH2？（2）CH4分子为什么具有正四面体的空间结构？温故知新

在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和3个2p轨道“混杂”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。2p2s2s2psp34个sp3杂化轨道跃迁

sp3杂化基态激发态1、sp3杂化碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。

碳原子的4个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。CH4分子中C—H键之间的夹角——键角都是109o28＇

正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+、SO42-、PO43-、ClO4-等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。金刚石CCl4科学史话

化学家鲍林

鲍林是一位著名的化学家。他在多个领域都作出了重大贡献，曾两次荣获诺贝尔奖（1954年化学奖，1962年和平奖）。

鲍林系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的关系，于1931年提出了杂化轨道理论。他在化学研究中创造性地提出了许多新的概念。例如，原子的共价半径、金属半径、离子半径、元素电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展都有重要的意义。鲍林还是分子生物学的奠基人之一。他花了很多时间研究生物大分子，特别是蛋白质的分子结构。1955年，鲍林和世界著名科学家爱因斯坦、罗素、约里奥·居里、玻恩等，签署了“呼吁科学家共同反对发展毁灭性武器，反对战争，保卫和平”的宣言。由于鲍林对和平事业的贡献，他于1962年荣获了诺贝尔和平奖。鲍林在以“科学与和平”为题发表的诺贝尔和平奖领奖演说中说道：“在我们这个世界历史的新时代，世界问题不能用战争和暴力来解决，而是要按对所有人都公平、对一切国家都平等的方式，根据世界法律来解决。”BF3和气态BeCl2的分子结构如图4-4所示。BF3是平面正三角形分子，F原子位于正三角形的三个顶点，B原子位于分子中心，分子中键角均为120°；气态BeCl2是直线形分子，Cl原子位于Be原子的两侧，BeCl2分子中键角为180°。120°s轨道和p轨道参加的杂化，其杂化类型除了sp3杂化外，还有sp2杂化、sp杂化等，杂化轨道的空间分布如图4-5所示。

请与同学讨论下列问题：1.为了满足生成BF3和BeCl2的结构要求，在形成BF3和BeCl2分子时，B、Be原子的外围电子排布应如何改变？用轨道表示式表示B、Be原子的外围电子结构的改变。2.B、Be原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形成什么类型的杂化轨道？交流讨论BF3

B：1s22s22p1

平面三角形3个sp2杂化轨道2s激发2p杂化2s2pB原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。这样，1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。3个sp2杂化轨道分别与F原子的2p轨道形成σ键2、sp2杂化2p3、sp杂化BeCl2

Be：1s22s2直线形2个sp杂化轨道2s激发2p杂化2s2p2pBe原子的1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。2个sp杂化轨道分别与Cl原子的3p轨道形成σ键sp2杂化sp杂化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。学以致用

请用杂化轨道理论分析乙烷

、乙烯和乙炔分子的成键情况。

在C2H6分子中，C原子均采用sp3杂化，每个C原子的3个sp3轨道与3个H原子的1s轨道重叠形成3个C—Hσ键；2个C原子各以1个sp3轨道发生重叠形成1个C—Cσ键。乙烷

在C2H4分子中，C原子均采用sp2杂化，每个C原子的2个sp2轨道与2个H原子的1s轨道重叠形成2个C—Hσ键；2个C原子各以1个sp2轨道发生重叠形成1个C—Cσ键，各以1个未杂化的2p轨道发生重叠，形成1个π键。在与溴发生加成反应时，π键发生断裂。乙烯乙炔

在C2H2分子中，C原子均采用sp杂化，每个C原子的1个sp轨道与1个H原子的1s轨道重叠形成1个C—Hσ键；2个C原子各以1个sp轨道发生重叠形成1个C—Cσ键，各以2个未杂化的2p轨道发生重叠，形成2个π键。在与足量溴发生加成反应时，2个π键发生断裂。4、有机物中C、N杂化轨道类型的判断方法

（1）、在有机物中，饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化连接三键的碳原子采取sp杂化。理解应用1、－CHO、CH3COOH中的C杂化方式？2、Ⅱ中的C杂化方式？sp2sp氯吡苯脲中，氮原子的杂化轨道类型为