雜化軌道理論_(公開課)

1、第二節(jié)第二節(jié) 分子的立體結(jié)構(gòu)分子的立體結(jié)構(gòu)（雜化軌道理論）（雜化軌道理論）直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體V 形形三角錐形三角錐形二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPR(VSEPR模型模型) )一、形形色色的分子一、形形色色的分子復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 回回 顧顧3.3.如果如果C C原子就以個(gè)原子就以個(gè)s s軌道和個(gè)軌道和個(gè)p p軌道上的軌道上的單電子，分別與四個(gè)原子的單電子，分別與四個(gè)原子的s s軌道上的單電子軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個(gè)共價(jià)鍵能否完全相同？重疊成鍵，所形成的四個(gè)共價(jià)鍵能否完全相同？這與這與CHCH分子的實(shí)際情況是否吻合？分子的實(shí)際情況是否吻合

2、？思考與交流思考與交流1.1.回憶：回憶： CHCH分子中分子中C C原子形成幾個(gè)共價(jià)鍵？分原子形成幾個(gè)共價(jià)鍵？分子空間構(gòu)型怎樣？子空間構(gòu)型怎樣？ 2. 2.寫出基態(tài)寫出基態(tài)C C原子價(jià)電子的電子排布圖原子價(jià)電子的電子排布圖, ,并推測(cè)：并推測(cè)：CHCH分子的分子的C C原子怎樣才能形成四個(gè)共價(jià)鍵？原子怎樣才能形成四個(gè)共價(jià)鍵？鍵長(zhǎng)、鍵能相同，鍵角相同為鍵長(zhǎng)、鍵能相同，鍵角相同為109282s 2px 2py 2pz 為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論理論三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介2s2pC的基態(tài)的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)正四面體形正四面體

3、形sp3 雜化態(tài)雜化態(tài)激發(fā)激發(fā)雜化雜化sp3 雜化雜化 四個(gè)四個(gè)H原子分別以原子分別以1s軌道與軌道與C原子上的四個(gè)原子上的四個(gè)sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的和鍵角都完全相同的s-sp3鍵，形成一個(gè)正四面鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。體構(gòu)型的分子。 10928 通過以上的學(xué)習(xí)，以通過以上的學(xué)習(xí)，以CHCH4 4為例，談?wù)勀銓?duì)為例，談?wù)勀銓?duì)“雜化雜化”及及“雜化軌道雜化軌道”的理解。的理解。1.C1.C原子為什么要進(jìn)行原子為什么要進(jìn)行“雜化雜化”？ 2.2.什么是雜化？什么是雜化？C C原子是如何進(jìn)行原子是如何進(jìn)行“

4、雜化雜化”的？的？ 3.“3.“雜化軌道雜化軌道”有哪些特點(diǎn)？有哪些特點(diǎn)？思考與交流思考與交流 在形成分子時(shí)，由于原子的相互影響，在形成分子時(shí)，由于原子的相互影響，同同一原子中的若干不同類型、能量相近的原子一原子中的若干不同類型、能量相近的原子軌道混合起來，重新分配能量和調(diào)整空間方軌道混合起來，重新分配能量和調(diào)整空間方向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道 這種軌道重新組合的過程稱為原子軌道的這種軌道重新組合的過程稱為原子軌道的“雜化雜化”（混合平均化混合平均化） 1. 1. 雜化軌道概念雜化軌道概念三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介2.2.雜化軌道

5、理論的要點(diǎn)雜化軌道理論的要點(diǎn) (1) 雜化的雜化的中心各原子中心各原子軌道軌道能量要相近能量要相近同一能級(jí)組同一能級(jí)組或相近能級(jí)組的軌道或相近能級(jí)組的軌道nsnp或或nsnpnd或或(n-1)dnsnp。 (2) 雜化軌道的雜化軌道的能量、形狀、大小完全相同能量、形狀、大小完全相同, ,都不同都不同原來，雜化后原子軌道原來，雜化后原子軌道方向改變方向改變，雜化軌道在成鍵時(shí)，雜化軌道在成鍵時(shí)更更有利于軌道間的重疊有利于軌道間的重疊。 (3) 雜化前后原子雜化前后原子軌道數(shù)目不變軌道數(shù)目不變：參加雜化的軌道數(shù)參加雜化的軌道數(shù)目目 =形成的雜化軌道數(shù)目形成的雜化軌道數(shù)目=中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子

6、價(jià)層電子對(duì)數(shù) （4) 雜化軌道在雜化軌道在空間構(gòu)型空間構(gòu)型上都具有一定的上都具有一定的對(duì)稱性對(duì)稱性（以（以 減小化學(xué)鍵之間的排斥力）。減小化學(xué)鍵之間的排斥力）。 (5)分子的構(gòu)型主要取決于原子軌道的分子的構(gòu)型主要取決于原子軌道的雜化類型雜化類型。 (6)雜化軌道只能用于形成雜化軌道只能用于形成鍵或容納孤電子對(duì)，鍵或容納孤電子對(duì)，不不能用于形成能用于形成鍵鍵。180實(shí)驗(yàn)測(cè)得實(shí)驗(yàn)測(cè)得: 兩個(gè)共價(jià)鍵，直線形分子（鍵角兩個(gè)共價(jià)鍵，直線形分子（鍵角180） ClBeCl 探究探究1：BeCl2分子的形成分子的形成 Be原子價(jià)電子排布式：原子價(jià)電子排布式：2s2 沒有未成對(duì)電子沒有未成對(duì)電子ClClBe

7、3 雜化雜化類型類型（1）sp雜化雜化一個(gè)一個(gè)2s 和一個(gè)和一個(gè)2 p 軌道雜化軌道雜化,形成形成sp雜化軌道雜化軌道 為使軌道間的排斥能最小，軌道間的夾角為為使軌道間的排斥能最小，軌道間的夾角為180 。 sp雜化軌道的形成和空間取向示意圖雜化軌道的形成和空間取向示意圖每個(gè)每個(gè)sp雜化軌道的形狀為雜化軌道的形狀為 一頭大，一頭??；一頭大，一頭??；含有含有1/2 s 軌道和軌道和1/2 p 軌道的成分；軌道的成分；兩個(gè)軌道間的夾角為兩個(gè)軌道間的夾角為180，呈，呈直線型。直線型。1個(gè)個(gè)s 軌道與軌道與1個(gè)個(gè)p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化, 形成形成2個(gè)個(gè)sp 雜化軌道。雜化軌道。 BeCl2

8、分子的形成分子的形成BeCl2分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)ClClsppxpxClBeCl乙炔乙炔(C2H2)分子形成分子形成2s2pC的基態(tài)的基態(tài)激發(fā)激發(fā)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)雜化雜化sp2p 2pCO2分子分子怎樣形成的? 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，三個(gè)共價(jià)鍵，實(shí)驗(yàn)測(cè)得，三個(gè)共價(jià)鍵，平面三角形分子（鍵角平面三角形分子（鍵角120）。）。B原子價(jià)電子排布式：原子價(jià)電子排布式：2s22p1，有一，有一個(gè)未成對(duì)電子個(gè)未成對(duì)電子120FFFB 探究探究2：BF3 分子的形成分子的形成 （2）sp2雜化雜化 1個(gè)個(gè)2s 軌道與軌道與2個(gè)個(gè)2p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化,形成形成3個(gè)個(gè)sp2 雜雜化軌道?；壍馈p2雜化軌道

9、的形成和空間取向示意圖雜化軌道的形成和空間取向示意圖 每個(gè)每個(gè)sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有小，含有 1/3 s 軌道和軌道和 2/3 p 軌道的成分軌道的成分,每每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為兩個(gè)軌道間的夾角為120，呈呈平面三角形平面三角形 sp2雜化雜化：1個(gè)個(gè)s 軌道與軌道與2個(gè)個(gè)p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化, 形成形成3個(gè)個(gè)sp2 雜化軌道。雜化軌道。乙烯（乙烯（C2H4）分子的形成）分子的形成激發(fā)激發(fā)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)2s2pC的基態(tài)的基態(tài)雜化雜化s p 2 2p苯（苯（C6H6）的形成）的形成雜化軌道理論解釋苯分子的結(jié)構(gòu)：C為SP2雜化所有

10、原子（12個(gè)）處于同一平面分子中6個(gè)碳原子未雜化的2P軌道上的未成對(duì)電子重疊結(jié)果形成了一個(gè)閉合的、環(huán)狀的大鍵形成的電子云像兩個(gè)連續(xù)的面包圈，一個(gè)位于平面上面，一個(gè)位于平面下面，經(jīng)能量計(jì)算，這是一個(gè)很穩(wěn)定的體系。 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )大大 鍵鍵 （離域鍵）（離域鍵）C6H6 （3）sp3雜化雜化 sp3雜化雜化：1個(gè)個(gè)s 軌道與軌道與3個(gè)個(gè)p 軌道進(jìn)行的雜化軌道進(jìn)行的雜化, 形成形成4個(gè)個(gè)sp3 雜化軌道。雜化軌道。 每個(gè)每個(gè)sp3雜化軌道的形狀雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，也為一頭大，一頭小， 含有含有 1/4 s 軌道和軌道和 3/4 p 軌道的成分

11、軌道的成分 每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為10928，正四面體形，正四面體形CH4分子的形成分子的形成NH3 的空間構(gòu)型的空間構(gòu)型3NHNHHH雜化3sp2ps2不等性雜化不等性雜化的空間構(gòu)型的空間構(gòu)型2H O3.3.三種三種spsp雜化軌道類型的比較雜化軌道類型的比較 1個(gè)個(gè)s + 2個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè) s + 1個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè)s + 3個(gè)個(gè)p2個(gè)個(gè)sp雜化雜化軌道軌道3個(gè)個(gè)sp2雜化軌道雜化軌道4個(gè)個(gè)sp3雜化軌道雜化軌線形直線形平面三角形平面三角形正四面體形正四面體形BeCl2 BF3 CH4 雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù) = = 中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子價(jià)層電子

12、對(duì)數(shù)= = 中心原子中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)孤對(duì)電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)0+2=2sp直線形直線形0+3=3sp2平面三角形平面三角形1+2=3sp2 V形形0+4=4sp3正四體正四體形形1+3=4sp3三角錐形三角錐形2+2=4sp3V形形代表物代表物價(jià)層電子對(duì)價(jià)層電子對(duì)數(shù)數(shù)雜化軌道類型雜化軌道類型 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)CO2CH2OSO2CH4NH3H2O4.4.中心原子雜化類型判斷的一般方法中心原子雜化類型判斷的一般方法有機(jī)物含多中心有機(jī)物含多中心C原子雜化方式判斷方法：原子雜化方式判斷方法： CC sp3雜化雜化CC C=O C=N sp2雜化雜化CC CN SP雜化

13、雜化練習(xí)：練習(xí)：CH3CH=CHCCCOCOOH NO2 N2H4 NO2- SO42- CO32- CN- ClO2 O F2 H3O- HClO AlCl3 CS2 NH4 + 知識(shí)小結(jié)三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介 1. 1. 雜化軌道概念雜化軌道概念 2.2.雜化軌道理論的要點(diǎn)雜化軌道理論的要點(diǎn) 3.3.三種三種spsp雜化軌道類型的比較雜化軌道類型的比較 sp雜化軌道雜化軌道直線形，夾角直線形，夾角180 2個(gè)個(gè) sp2雜化軌道雜化軌道平面三角形，夾角平面三角形，夾角1203個(gè)個(gè) sp3雜化軌道雜化軌道正四面體形，夾角正四面體形，夾角109284個(gè)個(gè) 4.4.中心原子雜化類

14、型判斷的一般方法中心原子雜化類型判斷的一般方法 雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù) = 中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)= 中心原子孤對(duì)電子對(duì)中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)1：下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是：下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是 ACO2與與SO2 BCH4與與NH3 ( ) CBeCl2與與BF3 DC2H2與與C2H4B 2：對(duì)：對(duì)SO2與與CO2說法正確的是說法正確的是( ) A都是直線形結(jié)構(gòu)都是直線形結(jié)構(gòu) B中心原子都采取中心原子都采取sp雜化軌道雜化軌道 C S原子和原子和C原子上都沒有孤對(duì)電子原子上都沒有孤對(duì)電子 D SO2為為V形結(jié)構(gòu)，形結(jié)構(gòu)， CO2為直線形結(jié)構(gòu)為直線形結(jié)構(gòu)D3：指出中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預(yù)：指出中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預(yù)測(cè)分子的幾何構(gòu)型。測(cè)分子的幾何構(gòu)型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O4 4、下列微粒中心元素以、下列微粒中心元素以spsp3 3雜化的是（雜化的是（ ） A A