2.2.3 雜化軌道理論簡介 課件高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)第二章分子結構與性質第二節(jié)

分子的空間結構第3課時雜化軌道理論簡介C原子電子排布圖（軌道表示式）1s22s22p2H電子排布圖1s1【思考與討論】寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結合形成CH4，而不是CH2？【思考與討論】H-Cl的s-pσ鍵形成H1s↑Cl1s2s2p3s3p↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑H－Cls-pσ鍵寫出碳原子的電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結合形成CH4，而不是CH2？形成共價鍵的鍵長也不同，不可能得到4個鍵長相同的C-H鍵，C

價層電子軌道表示式2s2pH價層電子軌道表示式1s躍遷xyzC原子的2s和2p軌道形狀不同，怎么解釋CH4的正四面體結構呢？與H原子的1s軌道重疊，如何解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論

學習

目標第3課時雜化軌道理論簡介PART01PART02通過認識分子結構以及雜化軌道理論,分析雜化類型與分子空間結構的關系,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。結合實例了解共價分子具有特定的空間結構,并可運用雜化軌道理論進行解釋,培養(yǎng)證據推理與模型認知的核心素養(yǎng)。外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來，重新組合新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。

為解決這一矛盾，1931年鮑林在價鍵理論的基礎上提出了雜化軌道理論，它實際上仍屬于現(xiàn)代價鍵理論。[任務一]

雜化軌道理論簡介萊納斯·卡爾·鮑林價層電子空軌道激發(fā)雜化軌道軌道重新組合成對電子中的一個與激發(fā)電子臨近能量相近的原子軌道吸收能量軌道總數目不變，角度和形狀發(fā)生變化，成鍵時釋放能量較多，軌道重疊程度更大，生成的分子更穩(wěn)定只有在形成化學鍵時才會雜化！單獨的原子不會發(fā)生雜化。常是同一能層或相近能級的原子軌道。1.雜化的條件(1)只有在形成化學鍵時才能雜化(2)只有能量相近的軌道間才能雜化2.雜化的特點雜化前后原子軌道在空間取最大夾角分布，能使相互間排斥力最小2.雜化的特點未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。(1)雜化前后軌道數不變(2)雜化過程中軌道的形狀發(fā)生變化(4)雜化后的新軌道能量、形狀都相同(6)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對

pppssp3雜化xyzxyzzxyzxyz

sp3

3.雜化類型①sp3雜化1個s軌道與3個p軌道進行的雜化,形成4個sp3雜化軌道。

pppssp3雜化sp3sp3sp3sp3109°28′

sp3

①sp3雜化1個s軌道與3個p軌道進行的雜化,形成4個sp3雜化軌道。

每個sp3雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p軌道的成分每兩個軌道間的夾角為109.5°，空間構型為正四面體形

價層電子對互斥模型H2O和NH3的VSEPR模型與CH4一樣，四面體形H2O和NH3的中心原子也采取sp3的雜化2個雜化軌道被σ電子對占據2個雜化軌道被孤電子對占據3個雜化軌道被σ電子對占據1個雜化軌道被孤電子對占據雜化軌道用于構建分子的σ軌道和孤電子對軌道融會貫通

pppssp2雜化xyzxyzzxyzxyzsp2sp2sp2120°

sp2p

②sp2雜化1個s軌道與2個p軌道進行的雜化,形成3個sp2雜化軌道。

每個sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/3s

軌道和2/3p

軌道的成分每兩個軌道間的夾角為120°，呈平面三角形BF3分子的形成B：1s22s22p1沒有3個單電子電子激發(fā)雜化軌道sp2雜化FFFB120°思考：C2H4中碳原子的雜化方式C2s基態(tài)原子：H1s激發(fā)態(tài)原子：C2p2s雜化后：2pC2psp2剩余的p軌道用于形成π鍵xyzsp2sp2sp2psp2sp2sp2sp2雜化后，未參與雜化的一個np軌道可以用于形成π鍵，如：乙烯分子碳碳雙鍵的形成。頭碰頭σ鍵肩并肩肩并肩σ鍵π鍵HHHH乙烯中sp2雜化C原子成鍵過程CH2=CH2

pppssp雜化

spp

xyzxyzzxyzxyzspsp180°③sp雜化1個s軌道與1個p軌道進行的雜化,形成2個sp雜化軌道。sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/2s

軌道和1/2p

軌道的成分兩個軌道間的夾角為180°，呈直線形。Be：1s22s2180°ClClBeBeCl2分子的形成3.sp雜化任務二雜化理論-類型

沒有單個電子spppsp電子激發(fā)雜化軌道sp雜化····ppspspspspxyzxyzsp雜化后，未參與雜化的兩個np軌道可以用于形成π鍵，如乙炔分子中的碳碳三鍵的形成。頭碰頭σ鍵肩并肩肩并肩σ鍵HH乙炔中sp雜化C原子成鍵過程π鍵π鍵CHCH雜化前后原子軌道在空間取最大夾角分布，能使相互間排斥力最小5.雜化軌道與分子的空間結構的關系雜化類型spsp2sp3軌道組成軌道夾角雜化軌道示意圖實例分子的空間結構1個ns和1個np1個ns和2個np1個ns和3個np180°120°109°28′BeCl2BeF3CH4直線形平面三角形正四面體中心原子的雜化軌道類型與VSEPR模型有什么聯(lián)系？實例孤電子對數價層電子對數VSEPR模型雜化軌道數中心原子的雜化軌道類型CO2

2spSO23sp2SO33sp2H2O

4sp3NH34sp3CH44sp302直線形13平面三角形04平面三角形23四面體形14四面體形04正四面體形雜化軌道模型價層電子對數＝雜化軌道數(x)，中心原子采取spx-1雜化[任務二]判斷中心原子的雜化類型1、計算價層電子對數雜化軌道數(x)＝價層電子對數，中心原子采取spx-1雜化化學式BeCl2SO2CO32-CH4NH4+NH3H2Oσ鍵電子對孤電子對雜化軌道數雜化類型202sp213sp2303sp2404sp3404sp3321244sp3sp3=σ鍵電子對數+中心原子孤電子對數雜化軌道與分子的空間結構的關系雜化軌道數=中心原子孤對電子對數＋中心原子結合的原子數=

中心原子的價層電子對數實例價電子對數中心原子的雜化軌道類型VSEPR模型名稱分子的空間構型BeCl2、CO22+0=2sp直線形直線形SO22+1=3sp2平面三角形

V形SO33+0=3sp2平面三角形H2O2+2=4sp3四面體形V形NH33+1=4sp3三角錐形CH4、CCl44+0=4sp3正四面體形2、根據雜化軌道的夾角判斷雜化軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道類型spsp2sp3單鍵碳原子采取sp3雜化；雙鍵碳原子采取sp2雜化；三鍵碳原子采取sp雜化。3、有機物中碳原子雜化類型判斷方法51234苯分子中的碳原子是什么雜化類型？苯C6H6平面正六邊形

6個碳原子之間的化學鍵完全相同，是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨特的鍵。120°Π6個p軌道6個電子

苯分子中碳原子取sp2雜化，3個雜化軌道分別用于形成3個σ鍵，故苯分子鍵角為120°；苯分子每個碳原子均有1個未參與雜化雜化的p軌道，垂直于分子平面而相互平行，6個“肩并肩”的平行p軌道上總共6個電子一起形成了彌散在整個苯環(huán)的1個p-p大π鍵。

66丁二烯Π4個p軌道4個電子44

石墨分子結構是層形結構，每層是由無限個碳六元環(huán)所形成的平面，碳原子取sp2雜化，每個碳原子均有1個未參與雜化雜化的p軌道，垂直于分子平面而相互平行，平行的n個p軌道形成了1個p-p大π鍵。電子在這個中可以自由移動，所以石墨能導電。

課堂小結價層電子對互斥模型雜化軌道理論計算價層電子對數價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子孤電子對數234直線形平面三角形四面體形sp雜化，直線形sp2雜化，平面三角形sp3雜化，四面體形預測分子結構略去孤電子對解釋分子空間結構例1．根據價層電子對互斥模型及原子雜化軌道理論判斷NF3分子的空間結構和中心原子的雜化方式為(

)A.直線形sp雜化

B.平面三角形sp2雜化C.三角錐形sp2雜化

D.三角錐形sp3雜化解析:判斷分子的雜化方式要根據中心原子的孤電子對數以及與中心原子相連的原子個數。在NF3分子中N原子的孤電子對數為1,與其相連的原子數為3,根據原子雜化軌道理論可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化,NF3分子的空間結構為三角錐形,類似于NH3。D例2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br鍵采用的成鍵軌道是(

)A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-p解析:分子中的兩個碳原子都是采取sp2雜化,溴原子的價電子排布式為4s24p5,4p軌道上的一個未成對電子與碳原子的一個sp2雜化軌道成鍵。C明辨是非①價電子對之間的夾角越小,排斥力越小。(

)②NH3分子的VSEPR模型與分子空間結構不一致。(

)③雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數目相同,但能量不同。(

)④凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子,其空間結構都是正四面體形。(

)⑤凡AB3型的共價化合物,其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。(

)×√√××2.下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A．CO2與SO2B．CH4與NH3

C．BeCl2與BF3D．C2H2與C2H4B3.指出下列分子中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預測分子或離子的幾何構型。

(1)PCI3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O(5)SO3(6)SO32-(1)PCI3：sp3

三角