2.2.1雜化軌道理論學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)12.2.1雜化軌道理論雜化軌道理論等電子原理等電子原理 化學(xué)通式化學(xué)通式相同且相同且價(jià)電子總數(shù)價(jià)電子總數(shù)相等的相等的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。符合等電子原理的分子或離子互為等符合等電子原理的分子或離子互為等電子體。電子體。等電子體有相似的性質(zhì)。等電子體有相似的性質(zhì)。等電子原理的某些應(yīng)用：等電子原理的某些應(yīng)用：（1 1）判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)）判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)型：型：等電子體一般有相同的立體構(gòu)型等電子體一般有相同的立體構(gòu)型（2 2）制造新材料方面的應(yīng)用。制造新材料方面的應(yīng)用。1 1、根據(jù)等電子原理，判斷下列、根據(jù)等電子原理，判斷下列

2、各組分子屬于等電子體的是各組分子屬于等電子體的是 A. H2O、H2S B. HF、NH3 C. CO、CO2 D. NO2、SO2A2 2、在短周期元素組成的物質(zhì)中、在短周期元素組成的物質(zhì)中，與，與NO2互為等電子體的分互為等電子體的分子有子有： 、 。H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArO3 SO2 雜化軌道理論雜化軌道理論第二節(jié)第二節(jié) 共價(jià)鍵與分子的立體構(gòu)型共價(jià)鍵與分子的立體構(gòu)型一、一些典型分子的立體構(gòu)型一、一些典型分子的立體構(gòu)型104.5 甲烷的甲烷的4 4個(gè)個(gè)CHCH單鍵都應(yīng)單鍵都應(yīng)該是該是鍵，然而，碳原子的鍵，然而，碳原子的4 4個(gè)

3、個(gè)價(jià)層原子軌道是價(jià)層原子軌道是3 3個(gè)相互垂直的個(gè)相互垂直的2p2p軌道和軌道和1 1個(gè)球形的個(gè)球形的2s2s軌道，用軌道，用它們跟它們跟4 4個(gè)氫原子的個(gè)氫原子的1s1s原子軌道原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子。甲烷為什么是正四面甲烷分子。甲烷為什么是正四面體構(gòu)型？體構(gòu)型？為了解決這一矛盾，鮑林提出了為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論雜化軌道理論思考思考碳原子價(jià)電子碳原子價(jià)電子: : 2s22p2例例：CH4分子形成分子形成2s2p2s2p為了四個(gè)雜化軌道在空間為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，四個(gè)雜化軌

4、道排斥最小，四個(gè)雜化軌道的伸展方向分別指向正四的伸展方向分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。面體的四個(gè)頂點(diǎn)。由由1 1個(gè)個(gè)s s軌道和軌道和3 3個(gè)個(gè)p p軌道軌道混雜混雜并重新組并重新組合成合成4 4個(gè)能量與形狀完全相同的軌個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。道。由于每個(gè)軌道中都含有由于每個(gè)軌道中都含有1/41/4的的s s軌道軌道成分和成分和3/43/4的的p p軌道成分，因此我們把軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為這種軌道稱之為spsp3 3雜化軌道。雜化軌道。四個(gè)四個(gè)H H原子分別以原子分別以4 4個(gè)個(gè)s s軌道與軌道與C C原子上的原子上的四個(gè)四個(gè)spsp3 3雜化軌道相互重疊后，就形成雜化軌道相互

5、重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的的S-SPS-SP3 3鍵鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。型的分子。 109.5 雜化軌道之間在空間取雜化軌道之間在空間取最大最大夾角夾角分布，使相互間的分布，使相互間的排斥能最排斥能最小小，故形成的鍵較穩(wěn)定。不同類型，故形成的鍵較穩(wěn)定。不同類型的雜化軌道之間夾角不同，成鍵后的雜化軌道之間夾角不同，成鍵后所形成的分子就具有不同的空間構(gòu)所形成的分子就具有不同的空間構(gòu)型。型。 2、sp1雜化雜化 同一原子中同一原子中 ns-np 雜化成新軌雜化成新軌道；一個(gè)道；一個(gè) s 軌道和一個(gè)軌道和一個(gè) p 軌

6、道雜化軌道雜化組合成兩個(gè)新的組合成兩個(gè)新的 sp1 雜化軌道。雜化軌道。例例： BeCl2分子形成分子形成激發(fā)激發(fā)2s2pBe基態(tài)基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)雜化雜化鍵合鍵合直線形直線形sp雜化態(tài)雜化態(tài)直線形直線形化合態(tài)化合態(tài)Cl Be Cl1803 3、spsp2 2 雜化雜化sp2 雜化軌道間的夾角是雜化軌道間的夾角是120度，分子度，分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形的幾何構(gòu)型為平面正三角形2s2pB的基的基態(tài)態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)正三角形正三角形sp2 雜化雜化態(tài)態(tài)BF3分子形成分子形成BF FFFBF1200F 乙烯中的在軌道雜化時(shí)，乙烯中的在軌道雜化時(shí)，有一有一個(gè)軌道未參與雜化，個(gè)軌道未參與

7、雜化，只是的只是的s s與兩個(gè)與兩個(gè)p p軌道發(fā)生雜化，形成軌道發(fā)生雜化，形成三個(gè)相同的三個(gè)相同的spsp2 2雜化軌道，三個(gè)雜化軌道，三個(gè)spsp2 2雜化軌道分別指向平面三角形的雜化軌道分別指向平面三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。三個(gè)頂點(diǎn)。未雜化未雜化p p軌道垂直于軌道垂直于spsp2 2雜化軌道所在平面。雜化軌道所在平面。雜化軌道間夾雜化軌道間夾角為角為120120。 為什么氨分子為什么氨分子的鍵角是的鍵角是107.3？ 3NHNHHH雜化3sp2ps2OH2HOH雜化3sp3sp2ps2OHH為什么水分子是為什么水分子是V V型非直線型型非直線型? ?碳 原 子 的 p 軌 道用雜化軌道理論解釋苯

8、分子的結(jié)構(gòu)：用雜化軌道理論解釋苯分子的結(jié)構(gòu)：C為為sp2雜化雜化所有原子（所有原子（12個(gè)）處于同一平面?zhèn)€）處于同一平面 分子中分子中6個(gè)碳原子個(gè)碳原子 未雜未雜 化的化的2p軌道上軌道上 的未成對(duì)電子的未成對(duì)電子重疊結(jié)重疊結(jié)果形成了一個(gè)閉合的、環(huán)狀的果形成了一個(gè)閉合的、環(huán)狀的大大鍵鍵 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )雜化類型雜化類型spsp2sp3參與雜化的參與雜化的原子軌道原子軌道1個(gè)個(gè)s + 1個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè)s + 2個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè)s + 3個(gè)個(gè)p雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù)2個(gè)個(gè)sp雜化軌道雜化軌道3個(gè)個(gè)sp2雜化軌道雜化軌道4個(gè)個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道雜化軌道間雜化軌道

9、間夾角夾角180o120o109.5o空間構(gòu)型空間構(gòu)型直直 線線正三角形正三角形正四面體正四面體實(shí)實(shí) 例例BeCl2，C2H2BF3, BCl3CH4，CCl4非中心原子：非中心原子：Cl、F、Br、I=H 提示提示： 中心原子：同主族的可以互換中心原子：同主族的可以互換（如（如N=P、S=O等）等） 通常雙原子分子中沒有發(fā)生雜化通常雙原子分子中沒有發(fā)生雜化 【思考】【思考】 寫出下列分子的的雜化軌道類型寫出下列分子的的雜化軌道類型及空間構(gòu)型及空間構(gòu)型 NH3、BeCl2、PCl3、BF3、H2O、H2S 、SiCl4、CH3F、NCl3、CS2 、Cl2O1 1、下列分子中的中心原子雜化軌、

10、下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是道的類型相同的是 ( ) ( ) ACO2與與SO2 BCH4與與NH3 CBeCl2與與BF3 DC2H2與與C2H4B【隨堂練習(xí)】【隨堂練習(xí)】2 2、對(duì)、對(duì)SOSO2 2與與COCO2 2說法正確的是說法正確的是( ( ) ) A A、都是直線形結(jié)構(gòu)、都是直線形結(jié)構(gòu) B B、中心原子都采取、中心原子都采取spsp雜化軌道雜化軌道 C C、S S原子和原子和C C原子上都沒有孤對(duì)原子上都沒有孤對(duì)電子電子 D D、SOSO2 2為為V V形結(jié)構(gòu)，形結(jié)構(gòu)，COCO2 2為直線形為直線形結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)D3 3、在乙烯分子中有、在乙烯分子中有5 5個(gè)個(gè)鍵、一個(gè)鍵、

11、一個(gè)鍵鍵，它們分別是（，它們分別是（ ）A A、spsp2 2雜化軌道形成雜化軌道形成鍵、未雜化的鍵、未雜化的2p2p軌軌道形成道形成鍵鍵B B、spsp2 2雜化軌道形成雜化軌道形成鍵、未雜化的鍵、未雜化的2p2p軌道形成軌道形成鍵鍵C C、C-HC-H之間是之間是spsp2 2形成的形成的鍵，鍵，C-CC-C之間是之間是未參加雜化的未參加雜化的2p2p軌道形成的軌道形成的鍵鍵D D、C-CC-C之間是之間是spsp2 2形成的形成的鍵，鍵，C-HC-H之間之間是未參加雜化的是未參加雜化的2p2p軌道形成的軌道形成的鍵鍵A4 4、氨氣分子空間構(gòu)型是三角錐形，而甲、氨氣分子空間構(gòu)型是三角錐形，

12、而甲烷是正四面體形，這是因?yàn)椋ㄍ槭钦拿骟w形，這是因?yàn)椋?）A A、兩種分子的中心原子的雜化軌道類型、兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同，不同，NHNH3 3為為spsp2 2型雜化，而型雜化，而CHCH4 4是是spsp3 3型雜型雜化?；?。B B、NHNH3 3分子中分子中N N原子形成三個(gè)雜化軌道，原子形成三個(gè)雜化軌道，CHCH4 4分子中分子中C C原子形成原子形成4 4個(gè)雜化軌道。個(gè)雜化軌道。C C、NHNH3 3分子中有一對(duì)未成鍵的孤對(duì)電子，分子中有一對(duì)未成鍵的孤對(duì)電子，它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)。它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)。D D、氨氣分子是極性分子而甲烷是非極性分、氨氣分子是

13、極性分子而甲烷是非極性分子。子。C第第2 2節(jié)節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型第第2 2課時(shí)課時(shí) 雜化軌道的判斷方法雜化軌道的判斷方法二、價(jià)電子對(duì)互斥理論二、價(jià)電子對(duì)互斥理論1 1、理論要點(diǎn)：、理論要點(diǎn)：2電子對(duì)數(shù)電子對(duì)數(shù)目與立體目與立體 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4356電子對(duì)數(shù)電子對(duì)數(shù)目與立體目與立體 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2 2、模型：、模型：一個(gè)分子或離子中的價(jià)層電子對(duì)在一個(gè)分子或離子中的價(jià)層電子對(duì)在空間的分布（即含空間的分布（即含孤對(duì)電子孤對(duì)電子的的VSEPRVSEPR模型）模型） 2 3 4 5 62 3 4 5 6 直線形直線形. .平面三角形平面三角形. .正四面體正四面體. .三角雙三角雙

14、正八面體正八面體 錐體錐體. .C. .H. .H. .HH. . .N. . . .HHHC HHHHOHHCHHO= =NHHHC = =O= =O23423000O. .HH. . . .21直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V形形三角錐形三角錐形HH. .C. . .O. . . .C. . . . .OO. .代表物代表物閱讀課本閱讀課本P44思考并填寫下列表格思考并填寫下列表格：電子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式中心原子結(jié)中心原子結(jié)合的原子數(shù)合的原子數(shù)中心原子中心原子孤孤對(duì)電子對(duì)電子對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)空間構(gòu)型空間構(gòu)型CO2CH2OCH4H2ONH3分子或離子分子或離子結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式VS

15、EPR模型模型分子或離子的立體結(jié)構(gòu)分子或離子的立體結(jié)構(gòu)HCNNH4 +H3O+SO2 BF3N HHHH+H C NBFF FS = =O= = OOHHH+0+2=2SP直線直線形形0+3=3SP2平面三角平面三角形形0+4=4SP3正四面體正四面體形形1+2=3SP2V形形1+3=4SP3三角錐形三角錐形2+2=4SP3V形形代表物代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道數(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)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結(jié)合上述信息完成下結(jié)合上述信息完成下表：表：sp1雜化雜化sp2雜化雜化直線型直線型1801800 0平面三角形平面三角形1201200 0sp3雜化雜化 正

16、四面體正四面體sp2雜化雜化平面構(gòu)型平面構(gòu)型 1200C2H4 ( (乙烯乙烯) )分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型大大 鍵鍵 苯苯C6H6三角錐型三角錐型 107.30V型型 104.50形形色色的分子形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH1 1、下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是、下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是（ ）A A、所有原子軌道都參與雜化。、所有原子軌道都參與雜化。 B B、同一原子中能量相近的原子軌道參與、同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化。雜化。C C、雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵、雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵。 D D、雜化軌道中一定有一個(gè)電子。、雜化軌道中一定有一個(gè)電子。AD2 2、若、若ABnABn分子的中心原子分子的中心原子A A上沒有未用于上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子。根據(jù)價(jià)電子對(duì)形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子。根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論，下列說法正確的是（互斥理論，下列說法正確的是（ ）A A、若、若n=2n=2則分子的立體結(jié)構(gòu)為則分子的立體結(jié)構(gòu)