杂化轨道理论高二化学人教版选择性必修2

第二章第2节

分子的空间结构物质的结构和性质第3课时

杂化轨道理论甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。根据价键理论，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形的甲烷分子。这是为什么呢？莱纳斯·卡尔·鲍林

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。

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，却得到四个新的能量相同，方向不同的轨道。→sp3杂化轨道

鲍林认为：【释疑解惑】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。通过视频甲烷结构和杂化轨道理论sp3杂化过程（p48）xyzxyzzxyzxyz109°28′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。每个sp3轨道形状为一头大，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°sp3杂化氮原子的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，1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。氧原子的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N-Hσ键，2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。

四、杂化轨道理论简介在外界条件影响下，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。1、杂化2、杂化轨道原子轨道混杂后形成的一组新轨道，叫做杂化轨道。3、杂化的条件：(1)只有在形成化学键时才能杂化(2)只有能量相近的轨道间才能杂化4、杂化的特点(1)杂化轨道数=参加杂化的原子轨道数(3)为使杂化轨道间的斥力最小，杂化轨道尽可能远离(2)各杂化轨道能量相同，但比原来的原子轨道能量低，更易成键5、常见杂化类型sp、sp2、sp3(4)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对sp2杂化xyzxyzzxyzxyz120°一个s轨道与两个p轨道杂化，得三个sp2杂化轨道，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，呈平面三角形。sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子碳碳双键的形成。B：1s22s22p1没有3个单电子sp2sp2杂化BF3分子120°FFFBsp2杂化sp杂化xyzxyzzxyzxyz180°sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而得。sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C≡C键的形成。Be原子：1s22s2

没有单个电子，spsp杂化BeCl2分子的形成180°ClClBeClClsppxpxsp杂化1、价层电子对法中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数+孤电子对数当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为

杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为

杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为

杂化。sp3sp2sp(1)CH3CH2CH3(2)CH3CH=CH2(3)CH≡CCH=CH2sp3sp3sp3sp3sp2sp2spspsp2sp22、结构式法

杂化轨道类型的判断：思考讨论确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论第一步

计算中心原子孤电子对数：第二步计算价层电子对数：第四步确定杂化轨道类型：第三步确定杂轨道数：BF3H3O+3+0＝33+1＝4sp2sp334VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型典型例子价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称杂化轨道数中心原子的杂化轨道类型分子空间结构直线形spCO22+0＝2233444直线形平面三角形平面三角形四面体四面体正四面体sp2sp3sp2sp3sp3SO2SO3H2ONH3CH42+1＝33+0＝32+2＝43+1＝44+0＝4V形平面三角形三角锥形正四面体V形思考讨论通过视频了解苯环中的碳原子杂化类型，了解大π键大π键C6H6

苯分子中碳原子sp2杂化平面正六边形了解苯分子中的大π键π66个p轨道6个电子6完成课本p51第9题原子总数粒子中心原子上的孤电子对数中心原子杂化轨道类型空间构型3CO2SO2H2OHCN4BF3NH3H3O+CH2O5CH4SO42-0sp直线形1sp2V形2sp3V形0sp直线形0sp2平面三角形1sp3三角锥形1sp3三角锥形0sp2平面三角形0sp3正四面体形0sp3正四面体形杂化轨道理论四要点杂化轨道的类型能量相近数目不变sp3杂化轨道——正四面体形sp2杂化轨道——平面三角形sp杂化——直线形成键能力增强排斥力最小杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子