2026届新高考化学精准复习杂化轨道理论简介

人教版选择性必修2

2026届新高考化学精准复习

杂化轨道理论简介现代价键理论依据现代价键理论，为何1个C能与4个H形成CH4而不是与2个H形成CH2？

成键两原子相互靠近时，只有自旋方向相反的未成对电子才可以配对形成共价键。依据现代价键理论，如何才能让1个C能与4个H形成CH4？电子激发CH4的空间结构C的价层原子轨道是1个球形的2s轨道和3个相互垂直的2p轨道，它们跟4个H的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子，但是甲烷呈空间正四面体，即4个C-H单键完全相同，该如何解释？依据现代价键理论，如何才能让1个C能与4个H形成CH4？电子激发若想要4个C-H单键完全相同，需要C的4个价层原子轨道有什么样的关系？C的4个价层原子轨道完全相同一、杂化轨道理论鲍林1901-1994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，得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，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（如图2-15）。《选必2》教材P48图2-15sp3杂化轨道sp3杂化sp3杂化sp3杂化C价层电子N价层电子O价层电子孤电子对一、杂化轨道理论除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。

sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得；

sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。依据杂化轨道间的角度，中心原子的杂化类型与什么有关？该如何判断中心原子的杂化类型？二、杂化类型的判断用于形成π键的轨道不能参与杂化，只有最终成为价层电子对的轨道才会参与。价层电子对数=2直线形价层电子对数=3平面三角形价层电子对数=4四面体形《选必2》教材P49表2-5VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型杂化轨道数=价层电子对数二、杂化类型的判断杂化轨道数=价层电子对数微粒σ键数孤电子对数价层电子对数VSEPR模型空间构型中心原子杂化类型NH3314四面体形三角锥形sp3杂化H2O224四面体形V形（角形）sp3杂化O3213平面三角形V形（角形）sp2杂化CS2202直线形直线形sp杂化ClO2-224四面体形V形（角形）sp3杂化BF3303平面三角形平面三角形sp2杂化PF3314四面体形三角锥形sp3杂化ClO3-314四面体形三角锥形sp3杂化SO32-314四面体形三角锥形sp3杂化二、杂化类型的判断杂化轨道数=价层电子对数C2H4中C的杂化类型是什么？C与H形成的σ键该如何描述？价层电子对数=3sp2杂化C2H4中的C未参与杂化的p轨道形成了什么结构？垂直于sp2杂化轨道的p-pπ键苯(C6H6)中C的杂化类型是什么？它特殊的π键是由C的什么轨道形成的？平面三角形价层电子对数=3sp2杂化垂直于sp2杂化轨道的p轨道形成的大π键sp2-sσ键二、杂化类型的判断杂化轨道数=价层电子对数C2H2中C的杂化类型是什么？C与C形成的σ键该如何描述？价层电子对数=2sp杂化C2H2中的C未参与杂化的p轨道形成了什么结构？相互垂直于sp杂化轨道的2条p-pπ键sp-spσ键二、杂化类型的判断杂化轨道数=价层电子对数C每个C均成3条σ键，无孤电子对，即价层电子对数均为3，所以均采用sp2杂化杂化轨道理论简介写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？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σ键，然而，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1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论思考：甲烷的4个C－H单键都应该是σ键，然而，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1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。提示：C：1S22S22P2激发1S22S12P3为了解决这一矛盾，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，得到4个相同的sp3杂化轨道，夹角109。28′，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。代表物质价层电子对互斥模型空间构型杂化轨道类型CO2H2ONH3CH4BF3C1s22s22p2H1s1H1s1H1s1H1s1原子轨道重叠CH4不可能得到正四面体形杂化轨道理论用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成sp3CH4分子（sp3杂化）对杂化过程的理解原子轨道杂化杂化轨道在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数②杂化改变了原子轨道的形状和方向③杂化使原子的成键能力增强④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道1.概念：2.要点：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杂化轨道理论解释微粒的立体构型=中心原子的价层电子对数代表物杂化轨道数杂化轨道类型VSEPR模型名称分子的立体构型CO2CH2OCH4SO2NH3H2O0+2=2sp直线形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp3正四面体形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角锥形2+2=4sp3V形直线形平面三角形正四面体形平面三角形四面体形四面体形判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有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；如果全部是单键，则形成sp3杂化。①价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。()②NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。()③五原子分子的空间结构都是正四面体形。()④杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。()⑤凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形。()⑥凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。()1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)√√××××2．根据价层电子对互斥模型及原子杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为()A.直线形sp杂化B.平面三角形sp2杂化C.三角锥形sp2杂化D.三角锥形sp3杂化解析:判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1,与其相连的原子数为3,根据原子杂化轨道理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化,NF3分子的空间结构为三角锥形,类似于NH3。D3.在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是()A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-p解析:分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上的一个未成对电子与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。C4.指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式及空间结构。(1)CS2分子中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

;(2)CH2O中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

;

(3)CCl4分子中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

;

(4)H2S分子中的S为

杂化,分子的结构式为

,空间结构为

。解析:轨道杂化所用原子轨道的能量相近,且杂化轨