【高中化學(xué)】雜化軌道理論簡(jiǎn)介（課件） 2022-2023學(xué)年高二化學(xué)人教版2019選擇性必修2

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第2課時(shí)雜化軌道理論簡(jiǎn)介2019人教版

選擇性必修2第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【課程學(xué)習(xí)目標(biāo)·學(xué)科核心素養(yǎng)】知道雜化軌道理論的基本內(nèi)容。能利用雜化軌道理論解釋簡(jiǎn)單粒子的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”學(xué)科核心素養(yǎng)。通過(guò)定性分析和定量計(jì)算，推出合理結(jié)論，深化微粒作用與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。知識(shí)導(dǎo)航課堂導(dǎo)入我們已經(jīng)知道，甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)呈____________，它的4個(gè)C-H的鍵長(zhǎng)______，H-C-H的鍵角皆為_(kāi)________。按照價(jià)鍵理論，甲烷的4個(gè)C-H單鍵都應(yīng)該是_______鍵。然而，碳原子的4個(gè)價(jià)層原子軌道是3個(gè)相互垂直的2p軌道和1個(gè)球形的2s軌道，用它們跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。109°28′怎樣解釋甲烷分子呈正四面體結(jié)構(gòu)呢？為什么鍵長(zhǎng)相同，鍵角相等？正四面體形相同109°28′σ為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，1931年鮑林提出了雜化軌道理論。在形成CH4分子時(shí)，碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，得到4個(gè)新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個(gè)頂角，夾角109°28′，稱(chēng)為sp3雜化軌道，碳原子以4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊形成4個(gè)C—Hσ鍵，呈現(xiàn)正四面體的空間結(jié)構(gòu)。萊納斯·卡爾·鮑林一．雜化軌道理論簡(jiǎn)介1．雜化軌道理論在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過(guò)程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱(chēng)雜化軌道。C原子2s22p2sp3雜化躍遷↑↓sppp↑↑基態(tài)↑sppp↑↑↑激發(fā)態(tài)sp3↑↑↑↑雜化軌道形成σ鍵H原子↑s1s14個(gè)C-H，鍵角為109°28′一．雜化軌道理論簡(jiǎn)介2．雜化軌道理論要點(diǎn)一．雜化軌道理論簡(jiǎn)介2．雜化軌道理論要點(diǎn)(1)原子在成鍵時(shí)，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(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)，且雜化軌道的能量相同。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時(shí)根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價(jià)鍵更牢固。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。二．雜化軌道類(lèi)型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類(lèi)型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而成，每個(gè)sp3雜化軌道都含有

s和

p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。二．雜化軌道類(lèi)型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類(lèi)型(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而成的，每個(gè)sp2雜化軌道含有

s和

p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如下圖所示。二．雜化軌道類(lèi)型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類(lèi)型(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而成的，每個(gè)sp雜化軌道含有

s和

p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如下圖所示。二．雜化軌道類(lèi)型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系2．雜化軌道類(lèi)型與價(jià)層電子對(duì)數(shù)、分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系價(jià)層電子對(duì)數(shù)原子雜化軌道2sp3sp24sp3原子軌道雜化價(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型分子的立體構(gòu)型sp220直線形

直線形

sp2330

平面三角形平面三角形

21V形sp3440正四面體

正四面體

31三角錐形

22V形

二．雜化軌道類(lèi)型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系2．雜化軌道類(lèi)型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系三．中心原子雜化軌道類(lèi)型的判斷1．根據(jù)分子或離子的VSEPR模型確定。2．根據(jù)雜化軌道數(shù)目確定。3．根據(jù)鍵角確定。雜化軌道類(lèi)型spsp2sp3方法1VSEPR模型方法2雜化軌道數(shù)目方法3鍵角直線形平面三角形四面體形234109°28′120°180°三．中心原子軌道雜化類(lèi)型的判斷4．有機(jī)物中碳原子雜化類(lèi)型的判斷：4個(gè)σ鍵是sp3雜化，3個(gè)σ鍵是sp2雜化，2個(gè)σ鍵是sp雜化。5．等電子原理：原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子，具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)是相近的。滿足等電子原理的分子稱(chēng)為等電子體。例如CO和N2具有相同的原子總數(shù)和相同的價(jià)電子總數(shù)，屬于等電子體。效果檢測(cè)【典例1】根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，中心原子雜化軌道類(lèi)型為sp2的微粒為A．CH3Cl

B．SO32- C．NF3 D．CO32-【答案】D【典例2】（2021·湖北·高二期末）氯化亞砜(SOCl2)是一種液態(tài)化合物，向盛有10mL水的錐形瓶中，小心滴加8~10滴SOCl2，可觀察到劇烈反應(yīng)，液面上方有霧形成，并有帶刺激性氣味的氣體逸出，該氣體中含有使品紅溶液褪色的SO2。下列關(guān)于氯化亞砜分子的VSEPR模型、分子的幾何構(gòu)型和中心原子(S)采取雜化方式的說(shuō)法正確的是A．四面體形、三角錐形、sp3B．平面三角形、V形、sp2C．平面三角形、平面三角形、sp2D．四面體形、三角錐形、sp2【答案】A【典例3】（2022·湖南瀏陽(yáng)·高二期末）氨分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因?yàn)锳．兩種分子的中心原子雜化類(lèi)型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3雜化B．NH3分子中氮原子形成3個(gè)雜化軌道，CH4分子中碳原子形成4個(gè)雜化軌道C．NH3分子中有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)D．NH3分子中氮元素的電負(fù)性比CH4分子中碳元素的電負(fù)性大【答案】C【典例4】（2021·山東寧陽(yáng)縣一中高二階段練習(xí)）下表中各粒子、粒子對(duì)應(yīng)的立體結(jié)構(gòu)及解釋均正確的是【答案】D分子立體結(jié)構(gòu)原因A氨基負(fù)離子(NH2-)直線型N原子采用sp雜化B二氧化硫(SO2)V型S原子采用sp2雜化C碳酸根離子(CO32-)三角錐型C原子采用sp3雜化D乙炔(C2H2)直線型C原子采用sp雜化且