2.2.3杂化轨道理论+课件+年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章分子结构与性质第二节

分子的空间结构第3课时

杂化轨道理论新课引入分子中心原子上价层电子对数分子的空间构形键角CH4

正四面体形4109º28′

价层电子排布式价层电子轨道表达式未成对电子数C

2s2p22s2p↑↓↑↑2个共价键的特征：方向性饱和性一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键。原子轨道沿着一定的方向实现最大程度的重叠。【思考】为什么C与H结合形成CH4，而不是CH2

？一、杂化轨道理论简介

为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。

在外界条件影响下，成键时，中心原子内部能量相近(通常是同一能层或能级相近)的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新轨道的过程。1.原子轨道的杂化2.杂化轨道原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。甲烷的形成2s2p↑↓↑↑2s2p↑↑↑↑sp3↑↑↑↑跃迁杂化基态激发态杂化轨道为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?正四面体3.杂化轨道的特点(1)杂化前后轨道总数不变(2)杂化前后轨道形状和方向发生改变，成键能力增强(3)每个杂化轨道能量、形状都相同，轨道之间尽可能远离(4)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对能量相同，方向不同1.sp3杂化轨道以CH4为例：基态吸收能量混杂激发态杂化轨道Csp3↑↑↑↑2p↑↑↑2s↓2p↑↑↑↑2ssp3杂化轨道是由______ns轨道和______np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有_____s和_____p的成分。1个3个1/43/4二、杂化轨道的类型二、杂化轨道的类型xyz原轨道杂化轨道C原子价层电子对数数目形状和方向是否相同成键能力变化4个4个形状和方向发生改变成键能力增强xyzxyzzxyz109°28′4对1.sp3杂化轨道轨道间的夹角为109°28′，空间构型为正四面体形价层电子对数：44个s-sp3σ键以CH4为例：二、杂化轨道的类型【思考1】写出N的价电子轨道表示式，观察NH3的电子式，根据共价键的饱和性，思考N不杂化能否形成NH3？如果可以形成，根据共价键的方向性和轨道的伸展方向，H−N−H键角应为多少度？分子键角NH3107°90°↑↓↑↑↑N2s2p可以N不杂化也能形成NH3，H−N−H键角应为90°，但是实际上键角为107°，说明N发生了sp3杂化。二、杂化轨道的类型【思考2】N采用sp3杂化，在4个杂化轨道中电子如何填充？sp3↑↓↑↑↑N孤电子对σ键单电子107°【思考3】对比NH3和BF3的电子式，中心原子的价层电子对数一样吗？中心B原子还是sp3杂化吗？不一样,NH3价层电子对数：4BF3价层电子对数：3NH3二、杂化轨道的类型2.sp2杂化轨道以BF3为例：基态吸收能量混杂激发态杂化轨道B2p↑↑2s↓2p↑↑↑2ssp2↑↑↑2psp2杂化轨道是由______ns轨道和______np轨道杂化而成，每个sp2杂化轨道都含有_____s和_____p的成分。1个2个1/32/3二、杂化轨道的类型xyzxyzzxyzxyz120°

sp2杂化后，未参与杂化的np轨道垂直于3个sp2杂化轨道平面，可用于形成π键。2.sp2杂化轨道sp2杂化轨道夹角为120°，呈平面三角形。价层电子对数：3以BF3为例：二、杂化轨道的类型以BeCl2为例：Be2p↑2s↓2p↑↑2ssp↑↑2p基态吸收能量混杂激发态杂化轨道3.sp杂化轨道sp杂化轨道是由______ns轨道和______np轨道杂化而成，每个sp杂化轨道都含有_____s和_____p的成分。1个1个1/21/2二、杂化轨道的类型xyzxyzzxyzxyz180°sp杂化后，未参与杂化的2个np轨道与2个sp杂化轨道的伸展方向相互垂直，也可以用于形成π键。3.sp杂化轨道sp杂化轨道夹角为180°，呈直线形。价层电子对数：2以BeCl2为例：二、杂化轨道的类型小结：①杂化轨道数______价层电子对数=中心原子σ键数+孤电子对数；②中心原子杂化类型的判断方法：__________________________________；实例中心原子价层电子对数杂化轨道数目杂化轨道类型杂化轨道空间构形CH44BF33BeCl22234spsp2sp3直线形平面三角形四面体形＝

先确定价层电子对数，再确定杂化类型杂化轨道数目＝价层电子对数234杂化类型spsp2sp3二、杂化轨道的类型实例价层电子对数杂化类型σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子空间结构BeCl22sp20直线形直线形SO33sp230平面三角形平面正三角形SO221V形CH44sp340四面体形正四面体形NH331三角锥形H2O22V形PCl55sp3d50三角双锥形三角双锥形SF66sp3d260正八面体形正八面体形分子或离子中心原子价层电子对数杂化轨道数杂化轨道类型H2OONH3NSO3SSO2SCO2CNCNO2N4434332课堂检测判断下列物质中心原子的杂化类型4434332spsp2sp3sp2sp2sp3sp333sp2三、判断杂化轨道的类型1.根据杂化轨道数或VSEPR模型或夹角判断化学式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ键电子对孤电子对

杂化轨道数VSEPR模型杂化类型223432010012233444直线形平面三角形平面三角形正四面体形四面体形四面体形spsp2sp2sp3sp3sp3杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目杂化轨道数目234杂化类型spsp2sp3三、判断杂化轨道的类型1.根据杂化轨道数或VSEPR模型或夹角判断化学式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ键电子对孤电子对

杂化轨道数VSEPR模型杂化类型223432010012233444直线形平面三角形平面三角形正四面体形四面体形四面体形spsp2sp2sp3sp3sp3若VSEPR模型呈四面体形，则中心原子发生sp3杂化若VSEPR模型呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化若VSEPR模型呈直线形，则中心原子发生sp杂化三、判断杂化轨道的类型1.根据杂化轨道数或VSEPR模型或夹角判断化学式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ键电子对孤电子对

杂化轨道数VSEPR模型杂化类型键角223432010012233444直线形平面三角形平面三角形正四面体形四面体形四面体形spsp2sp2sp3sp3sp3180°120°109°28′杂化轨道之间的夹角为109°28',则中心原子发生sp3杂化;杂化轨道之间的夹角为120°,则中心原子发生sp2杂化;杂化轨道之间的夹角为180°,则中心原子发生sp杂化。三、判断杂化轨道的类型2.根据中心原子成键类型判断(如有机物中的碳原子)若有1个三键或2个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化。若有1个双键则其中必有1个π键，用去1个p轨道，形成的是sp2杂化。若全部是单键，则形成sp3杂化。三键碳原子采取sp杂化双键碳原子采取sp2杂化单键碳原子采取sp3杂化（即饱和碳原子）109°28′有机化合物中C原子杂化轨道类型的判断【思考1】已知乙烯是平面分子，键角约为120°，根据电子式确定乙烯分子中C的杂化类型，画出C的杂化轨道电子填充情况。sp2↑↑↑↑2p【思考2】已知乙炔是直线形分子，键角为180°，根据电子式确定乙炔分子中C的杂化类型，画出C的杂化轨道电子填充情况。sp↑↑↑↑2p有机化合物中C原子杂化轨道类型的判断______________________________spsp2sp2sp3sp3单键碳原子均采取sp3杂化；双键或苯环碳原子均采取sp2杂化；三键碳原子均采取sp杂化。—C≡C—CH=CH2H3C—O—【思考3】指出下列原子的杂化方式：C:sp2杂化p轨道sp2sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键(单电子)，未参与杂化的一个p轨道用于形成π键C:4-3=1↑↑↓↑苯：p-p离域大π键，符号课堂练习三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。请回答下列问题：(1)写出基态碳原子的电子排布式：____________。(2)三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是_____、______。(3)一个三聚氰胺分子中有_____个σ键。1s22s22p2

sp2sp3151.下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是(

)A.CH3CH2CH3B.CH3−C≡CHC.CH3CHOD.CH≡CHB2.已知次氯酸分子的结构式为H－O－Cl，下列说法正确的是A．O原子发生sp杂化 B．O原子与H、Cl都形成π键C．该分子为V形分子 D．该分子的电子式是课堂练习C课堂练习3．化合物A是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构简式如图，A能除去锅炉水中溶解的氧气，下列对A分子说法正确的是

A．所有原子都在同一平面内B．所含的σ键与π键个数之比为10∶1C．C的杂化方式均为sp2杂化D．N的化合价均为-3价【详解】A．氮原子形成3个共价键且有1对孤电子对，为三角锥形结构，即氮原子与所连的三个原子不在同一平面，所以A分子中所有原子不可能共平面，故A错误；B．一个单键就是1个σ键，一个双键含有1个σ键和1个π键，所以A分子中含有11个σ键和1个π键，所含的σ键与π键个数之比为11:1，故B错误；C．碳原子为羰基碳，其杂化方式为sp2杂化，故C正确；D．N原子的电负性大于氢，与氮原子所连的氨基中的氮的化合价为﹣2价，故D错误；C杂化理论和VSEPR模型预测粒子空间结构结果基本一致价层电子对互