2023學年下學期高二化學《分子的立體構(gòu)型》

第二節(jié)分子的立體構(gòu)型第二課時——雜化軌道理論

4月2日新問題：按照我們已經(jīng)學過的價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子CC為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論sp3C：2s22p2

由1個s軌道和3個p軌道混雜并重新組合成4個能量與形狀完全相同的軌道。我們把這種軌道稱之為

sp3雜化軌道。為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向成什么立體構(gòu)型?

四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的S-SP3σ鍵，從而構(gòu)成一個正四面體構(gòu)型的分子。

109°28’三、雜化理論簡介1.概念：在形成分子時，在外界條件影響下若干不同類型能量相近的原子軌道混合起來，重新組合成一組新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，所形成的新軌道就稱為雜化軌道。2.要點：（1）參與參加雜化的各原子軌道能量要相近（同一能級組或相近能級組的軌道）；（2）雜化前后原子軌道數(shù)目不變：參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目；但雜化軌道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時更有利于軌道間的重疊；雜化軌道理論簡介2.要點：（1）參與參加雜化的各原子軌道能量要相近（同一能級組或相近能級組的軌道）；（2）雜化前后原子軌道數(shù)目不變：參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目；但雜化軌道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時更有利于軌道間的重疊；（3）雜化前后原子軌道為使相互間排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同；sp雜化軌道的形成過程

xyzxyzzxyzxyz180°每個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°，呈直線型

sp

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。180°ClClBe例如：Sp

雜化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

沒有單個電子，spsp雜化ClClsppxpxsp2雜化軌道的形成過程

xyzxyzzxyzxyz120°

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

sp2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。120°FFFB例如：Sp2

雜化——BF3分子的形成B：1s22s22p1沒有3個成單電子sp2sp2雜化sp3雜化軌道的形成過程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3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(gòu)型為正四面體型例如：Sp3

雜化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2雜化軌道理論簡介3.雜化軌道分類：sp3CH4原子軌道雜化等性雜化：參與雜化的各原子軌道進行成分的均勻混合。雜化軌道每個軌道的成分軌道間夾角(鍵角)

sp1/2s，1/2p180°

sp21/3s，2/3p120°

sp31/4s，3/4p109°28′3.雜化軌道分類：雜化軌道理論簡介H2O原子軌道雜化O原子：2s22p4有2個單電子，可形成2個共價鍵，鍵角應當是90°，Why?2s2p2

對孤對電子雜化不等性雜化：參與雜化的各原子軌道進行成分上的不均勻混合。某個雜化軌道有孤電子對排斥力：孤電子對-孤電子對>孤電子對-成鍵電子對>成鍵電子對-成鍵電子對例2：NH32s2pN三角錐形sp3不等性雜化：雜化之后的原子軌道包含成對電子的雜化軌道三、雜化理論簡介4.雜化類型判斷：

因為雜化軌道只能用于形成σ鍵或用來容納孤電子對，故有

雜化類型的判斷方法：先確定分子或離子的VSEPR模型，然后就可以比較方便地確定中心原子的雜化軌道類型。=中心原子孤對電子對數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)雜化軌道數(shù)=中心原子價層電子對數(shù)【歸納】雜化類型判斷：

因為雜化軌道只能用于形成σ鍵或用來容納孤電子對，故有

雜化類型的判斷方法：先確定分子或離子的VSEPR模型，然后就可以比較方便地確定中心原子的雜化軌道類型。=中心原子孤對電子對數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)雜化軌道數(shù)=中心原子價層電子對數(shù)直線形：SP雜化平面結(jié)構(gòu)：SP2雜化三角錐形、正四面體：SP3雜化V形：若有2對孤電子對SP3雜化；若有1對孤電子對SP2雜化例1：計算下列分子或離子中的價電子對數(shù)，并根據(jù)已學填寫下表物質(zhì)價電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對空間構(gòu)型軌道夾角分子空間構(gòu)型鍵角氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直線形直線形平面三角形正四面體180°180°120°109°28/直線形直線形平面三角形正四面體V形三角錐形180°180°120°109°28/109°28/105°107°107°課堂練習例2：對SO2與CO2說法正確的是()A．都是直線形結(jié)構(gòu)B．中心原子都采取sp雜化軌道C．S原子和C原子上都沒有孤對電子D．SO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)D試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況交流討論xzysC原子中1個2s和2個2p，經(jīng)過雜化形成3個sp2雜化軌道，在空間上呈正三角形分布（2）sp2雜化雜化軌道用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤對電子，未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵。乙烯中的化學鍵：C:sp2C2H4(sp2雜化）C原子在形成乙烯分子時，碳原子的2s軌道與2個2p軌道發(fā)生雜化，形成3個sp2雜化軌道，伸向平面正三角形的三個頂點。每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構(gòu)成。xzysC原子中1個2s和1個2p，經(jīng)過雜化形成2個sp雜化軌道，在空間上呈直線型（3）sp雜化C原子在形成乙炔分子時