杂化轨道理论课件-高二上学期化学人教版选择性必修2

第二章分子结构与性质

第三节杂化轨道理论

一、杂化轨道理论简介

写出碳原子的价电子排布图（1）思考碳原子只有两个未成对电子，为什么能形成4个C-H键？2s2p【思考与讨论】跃迁2s2p一、杂化轨道理论简介（2）C原子的2s和2p轨道形状不同，与H原子的1s轨道重叠，形成共价键的键长也不同，为什么CH4是正四面体结构？2s2p【思考与讨论】跃迁2s2p如何解决这一矛盾?鲍林提出了杂化轨道理论一、杂化轨道理论简介鲍林为解释分子的立体构型提出杂化轨道理论

当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的1个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，却得到四个新的能量相同，方向不同的轨道。鲍林认为：→sp3杂化轨道一、杂化轨道理论简介（2）C原子的2s和2p轨道形状不同，与H原子的1s轨道重叠，形成共价键的键长也不同，为什么CH4是正四面体结构？2s2p【思考与讨论】跃迁2s2p杂化sp3一、杂化轨道理论简介

外界条件下，能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。概

念一、杂化轨道理论简介甲烷杂化过程xyzxyzzxyzxyz109°28′(1)sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化，形成4个sp3杂化轨道。(2)形状：每个sp3轨道为一头大一头小，含有1/4s轨道和3/4p轨道的成分基态激发态4个sp3杂化轨道电子跃迁杂化C4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道一、杂化轨道理论简介甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-Hσ键，呈正四面体形。一、杂化轨道理论简介1.杂化轨道理论价层电子空轨道激发杂化轨道轨道重新组合成对电子中的一个与激发电子临近能量相近的原子轨道吸收能量①轨道总数目不变，②角度和形状发生变化，③成键时释放能量较多，④轨道重叠程度更大，

生成的分子更稳定一、杂化轨道理论简介2.杂化的条件②只有能量相近的轨道间才能杂化，常是同一能级或相近能级的原子轨道。①只有在形成化学键时才能杂化，单独的原子不会发生杂化。一、杂化轨道理论简介3.杂化的特点②杂化后轨道形状、方向发生改变，成键能力增强。①杂化前后轨道数目不变。③杂化轨道之间要满足最小排斥、最大夹角原理。④杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。⑤未参与杂化的剩余p轨道可用于形成π键。一、杂化轨道理论简介4.杂化的分类SP2杂化SP3杂化SP杂化二、SP、SP2、SP3三种杂化1.sp3杂化像CH4分子中的C原子一样，1个s轨道和3个p轨道杂化而得到4个sp3杂化轨道。2s2p杂化sp3xyzxyzzxyzxyz二、SP、SP2、SP3三种杂化1.sp3杂化sp3sp3sp3sp3109°28′sp3杂化轨道（1）轨道夹角是109°28′（2）

空间结构为正四面体形。二、SP、SP2、SP3三种杂化2.sp2杂化1个s轨道和2个p轨道杂化而得到3个sp2杂化轨道。杂化spppsp2pxyzxyzzxyzxyzsp2sp2sp2120°sp2杂化轨道（1）轨道夹角是120°（2）

空间结构为平面三角形。（3）剩余1个p轨道不杂化，可以用于形成π键二、SP、SP2、SP3三种杂化2.sp2杂化sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键。xyzsp2sp2sp2psp2sp2sp2二、SP、SP2、SP3三种杂化2.sp2杂化例

乙烯CH2=CH2分子中碳原子的杂化乙烯分子结构示意图π键乙烯分子中碳原子的sp2杂化乙烯分子中的σ键乙烯分子中的π键σ键σ键σ键σ键σ键二、SP、SP2、SP3三种杂化2.sp2杂化例

乙烯CH2=CH2分子中碳原子的杂化乙烯分子中σ键和π键的形成过程二、SP、SP2、SP3三种杂化2.sp2杂化B原子基态电子排布轨道表示式2s2p电子跃迁sp2杂化例：BF3分子的形成与F成键FFFB二、SP、SP2、SP3三种杂化180°3.sp杂化1个s轨道和1个p轨道杂化而得到2个sp杂化轨道。杂化spppsppp180°xyzxyzzxyzxyz180°180°sp杂化轨道（1）轨道夹角是180°（2）

空间结构为直线型。（3）剩余2个p轨道不杂化，可以用于形成π键二、SP、SP2、SP3三种杂化180°3.sp杂化sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键。ppspspspspxyzxyz二、SP、SP2、SP3三种杂化180°3.sp杂化例CH≡CH分子中碳原子的杂化乙炔分子结构示意图π键乙炔分子中的σ键乙炔分子中的π键σ键σ键σ键π键乙炔空间填充模型二、SP、SP2、SP3三种杂化180°3.sp杂化例CH≡CH分子中碳原子的杂化乙炔分子中σ键和π键的形成过程二、SP、SP2、SP3三种杂化180°3.sp杂化Be原子基态电子排布轨道表示式2s2p电子跃迁sp杂化例

BeCl2分子的形成与Cl成键ClClsppxpx180°ClClBeσ键σ键二、SP、SP2、SP3三种杂化180°杂化类型sp3sp2参与杂化轨道1个s,3个p1个s,2个p杂化轨道数4个sp33个sp2杂化轨道间夹角109°28′120°空间结构正四面体平面三角形实例CH4、CCl4

CH2=CH2、BF3sp1个s,1个p2个sp180°直线形CH≡CH、BeCl2小结杂化轨道类型二、SP、SP2、SP3三种杂化思考：观察并总结如何判断中心原子的杂化轨道类型？价层电子对数432杂化轨道数＝价层电子对数三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。实例孤电子对数价层电子对数VSEPR模型杂化轨道数中心原子的杂化轨道类型杂化轨道模型CO2SO2SO3022sp133sp2033sp2三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。实例孤电子对数价层电子对数VSEPR模型杂化轨道数中心原子的杂化轨道类型杂化轨道模型H2ONH3CH4244sp3144sp3044sp3三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。中心原子杂化类型的判断方法①计算中心原子价层电子对数（σ键电子对数+孤电子对数）②杂化轨道数＝价层电子对数(x)，中心原子采取spx-1杂化例1.判断以下分子或离子的中心原子杂化类型。化学式σ键电子对孤电子对价层电子对数杂化轨道数杂化类型BeCl2CO32-SO32-NH4+2022sp3033sp23144sp34044sp3三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。杂化轨道数＝价层电子对数＝中心原子σ键电子对数+孤电子对数价层电子对数中心原子的杂化轨道类型VSEPR理想模型理想键角234sp直线形180°sp2平面(正)三角形120°sp3(正)四面体形109°28′→双键(多含一对π电子对)排斥力略大于单键三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。甲醛(HCHO)116.4°121.8°乙烯CH2=CH2平面三角形平面形三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。杂化轨道数＝价层电子对数＝中心原子σ键电子对数+孤电子对数价层电子对数中心原子的杂化轨道类型VSEPR理想模型理想键角234sp直线形180°sp2平面(正)三角形120°sp3(正)四面体形109°28′→双键(多含一对π电子对)排斥力略大于单键→孤电子对的排斥能力比成键电子对排斥能力强，因此含有孤电子对的键角小于理想键角。→孤电子对数越多，键角越小。排斥力顺序：孤—孤>孤—键>键—键三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。

在学习价层电子对互斥模型时，知道NH3和H2O的VSEPR模型跟CH4一样也是四面体形，因此它们的中心原子也是采取了sp3杂化。109°28′107°105°NH3H2OCH4讨论：如何用杂化轨道理论解释氨分子和水分子的空间结构呢？三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-Hσ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。思考与讨论:2s2psp3不等性杂化sp3→孤电子对对成键电子对的排斥能力较强，故键角小于109°28′，为107°NH3空间结构：三角锥形键角：107o7N1s22s22p3107°三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。O原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-Hσ键，其中有2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。思考与讨论2:H2O空间结构：V形键角为：105o8O1s22s22p42s2psp3不等性杂化sp3105°109°28′三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。VSEPR模型——预测分子的空间结构杂化轨道理论——解释分子的空间结构【归纳小结】VSEPR模型预测空间结构计算价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数确定中心原子的杂化轨道类型→杂化理论和VSEPR模型预测粒子空间结构结果基本一致三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。三、杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。二、SP、SP2、SP3三种杂化4.中心原子杂化轨道类型的判断(1)根据杂化轨道数目判断

杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键,故有下列关系:

杂化轨道数目=价层电子对数目=σ键电子对数目+中心原