【化學(xué)】雜化軌道理論簡介 課件 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第二課時

雜化軌道理論高二化學(xué)新人教化學(xué)選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》學(xué)習(xí)目標教學(xué)重點教學(xué)難點1、運用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)；2、VSEPR模型與雜化軌道理論的關(guān)聯(lián)。運用雜化軌道理論解釋含有孤電子對的分子的空間結(jié)構(gòu)。1、結(jié)合實例了解雜化軌道理論的要點和類型(sp3、sp2、sp)；2、能運用雜化軌道理論解釋簡單共價分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。具體目標

通過價層電子對互斥模型，知道甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，價鍵理論能否解釋其結(jié)構(gòu)呢？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(jié)合形成CH4，而不是CH2？1s2s2pH原子

電子排布圖1s

按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的4個C-H單鍵都應(yīng)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，不可能得到正四面體形的甲烷分子?！緶毓手隆咳绾谓鉀Q上述矛盾？—為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論C：1s22s22p21931年鮑林提出雜化軌道理論，雜化軌道理論是一種價鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)提出的。（能解釋價層電子互斥理論不能解釋的問題）1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

當(dāng)碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發(fā)生混雜，混雜時保持軌道總數(shù)不變，卻得到四個新的能量相同，方向不同的軌道，

各指向正四面體的4個頂點，夾角為109°28′，稱為sp3雜化軌道。鮑林認為：xyz躍遷C基態(tài)激發(fā)態(tài)雜化雜化軌道sp3

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，稱為sp3雜化軌道。zsp3sp3sp3sp3109°28′雜化HHHH

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個雜化軌道的夾角為109°28′。軌道重疊CHHHH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(shù)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)定一、雜化的條件同一能級組或相近能級組的軌道，對于非過渡元素，由于ns和np能級接近，往往采用“sp”雜化原子軌道的雜化：原子形成分子的過程中，中心原子若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新軌道的過程叫做原子軌道的雜化雜化軌道：所形成的新軌道就稱為雜化軌道1、概念一.雜化理論軌道簡介2、雜化的條件：(1)只有在形成化學(xué)鍵時才能雜化(2)只有能量相近的軌道間才能雜化二、雜化的特點4、雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對！未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。1、雜化前后軌道數(shù)目不變2、雜化后軌道形狀、方向發(fā)生改變，成鍵能力增強3、雜化軌道之間要滿足最小排斥、最大夾角原理3.雜化類型(1)參與雜化的各原子軌道能量要相近(2)雜化軌道數(shù)等于參與雜化的原子軌道數(shù)(3)雜化后原子軌道的伸展方向、形狀發(fā)生變化。雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時利用大的一頭，可使電子云的重疊程度更大，形成牢固的化學(xué)鍵。遵循雜化軌道間斥力最小原理。(4)雜化軌道用于形成分子的σ鍵和孤電子對

(π鍵是由未雜化的p軌道來形成的)。4.要點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。sp3雜化軌道含有1/4s軌道和3/4p軌道.兩個軌道間的夾角為109.5°，空間構(gòu)型為正四面體形(1)sp3雜化5、雜化類型與分子的構(gòu)型sp3

雜化——CH4分子的形成C：2s22p2沒有4個成單電子2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)正四面體形sp3雜化態(tài)甲烷分子中碳原子的4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個完全相同的s-sp3σ鍵，呈正四面體形。NH3空間結(jié)構(gòu)：三角錐形鍵角約107o2p【學(xué)習(xí)任務(wù)二】再析雜化軌道理論-sp3雜化H2O空間結(jié)構(gòu)：V形鍵角約105o2s2p1對孤電子對2對孤電子對

等性雜化：參與雜化的各原子軌道進行成分的均勻混合

不等性雜化：參與雜化的各原子軌道進行成分的不均勻混合。某雜化軌道有孤電子對。CH4NH3H2O【學(xué)習(xí)任務(wù)二】再析雜化軌道理論-sp3雜化對比小結(jié)：中心原子的雜化類型與VSEPR模型的關(guān)系①雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對。②雜化軌道數(shù)＝

價層電子對數(shù)

＝

中心原子孤電子對數(shù)+中心原子σ鍵電子對數(shù)三、雜化的類型2、sp2雜化

1個s軌道和2個p軌道雜化而得到3個sp2雜化軌道

pppssp2雜化xyzxyzzxyzxyzsp2sp2sp2sp2雜化軌道間的夾角是_____，空間結(jié)構(gòu)為_________。120°平面三角形120°

sp2p

B原子基態(tài)電子排布軌道表示式2s2p電子躍遷sp2雜化——BF3分子的形成

sp2雜化軌道與F成鍵FFFBxyzsp2sp2sp2psp2sp2sp2sp2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。未參與雜化的p軌道上的電子可用于形成π鍵——分析CH2=CH2分子中碳原子的雜化類型1s22s22p2C:sp2雜化激發(fā)1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論②sp2雜化（3）雜化軌道的類型

頭碰頭σ鍵肩并肩肩并肩σ鍵π鍵HHHH乙烯中sp2雜化C原子成鍵過程三、雜化的類型3、sp雜化

1個s軌道和1個p軌道雜化而得到2個sp雜化軌道

pppssp雜化

spp

xyzxyzzxyzxyzspspsp雜化軌道間的夾角是_____，空間結(jié)構(gòu)為_________。180°直線形180°Be原子基態(tài)電子排布軌道表示式2s2p電子躍遷sp雜化——BeCl2分子的形成

sp雜化軌道3.sp雜化與Cl成鍵ClClsppxpx180°ClClBeσ鍵σ鍵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。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵1s22s22p2C:sp雜化激發(fā)——分析CH≡CH分子中碳原子的雜化類型1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論③sp雜化（3）雜化軌道的類型

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

中心原子的雜化軌道類型與VSEPR模型有什么聯(lián)系？填寫下表，回答問題。實例孤電子對數(shù)價層電子對數(shù)VSEPR模型雜化軌道數(shù)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中心原子的雜化軌道模型與VSEPR模型相同。價層電子對數(shù)＝雜化軌道數(shù)(x)，中心原子采取spx-1雜化四、判斷中心原子的雜化類型1、計算價層電子對數(shù)雜化軌道數(shù)(x)＝價層電子對數(shù)，中心原子采取spx-1雜化化學(xué)式BeCl2SO2CO32-CH4NH4+NH3H2Oσ鍵電子對孤電子對雜化軌道數(shù)雜化類型202sp213sp2303sp2404sp3404sp3321244sp3sp3=σ鍵電子對數(shù)+中心原子孤電子對數(shù)四、判斷中心原子的雜化類型2、根據(jù)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spsp2sp3四、判斷中心原子的雜化類型單鍵碳原子采取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(xué)鍵完全相同，是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨特的鍵。120°1、定義：在多原子分子或離子中如有相互平行的P軌道，他們“肩并肩”連貫重疊在一起構(gòu)成一個整體，P電子在多個原子間運動形成π型化學(xué)鍵，這種不局限在兩個原子之間的π鍵稱為離域π鍵，或共軛大π鍵，簡稱大π鍵2、條件：所有原子在同一平面，中心原子采用SP雜化或者SP2

雜化3、表示方法

參與形成大π鍵的原子數(shù)參與形成大π鍵的電子數(shù)拓展：大π鍵（共軛大π鍵，離域π鍵）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444、常見分子中的大π鍵π34H2O2

石墨分子結(jié)構(gòu)是層形結(jié)構(gòu)，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(dǎo)電。

課堂小結(jié)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(jié)構(gòu)不一致。(

)③五原子分子的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。(

)④雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數(shù)目相同,但能量不同。(

)⑤凡是中心原子采取sp3雜