雜化軌道理論

關(guān)于雜化軌道理論中心原子分子類型中心原子結(jié)合的原子數(shù)代表物空間構(gòu)型無孤對(duì)電子AB22CO2AB33CH2OAB44CH4有孤對(duì)電子AB22H2OAB33NH3直線形平面三角形正四面體V形三角錐形二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPR模型)一、形形色色的分子復(fù)習(xí)回顧第2頁,共29頁，2024年2月25日，星期天3.如果C原子就以１個(gè)２s軌道和３個(gè)２p軌道上的單電子，分別與四個(gè)Ｈ原子的１s軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個(gè)共價(jià)鍵能否完全相同？這與CH４分子的實(shí)際情況是否吻合？思考與交流1.回憶：CH４分子中C原子形成幾個(gè)共價(jià)鍵？分子空間構(gòu)型怎樣？2.寫出基態(tài)C原子價(jià)電子的電子排布圖,并推測(cè)：CH４分子的C原子怎樣才能形成四個(gè)共價(jià)鍵？第3頁,共29頁，2024年2月25日，星期天鍵長、鍵能相同，鍵角相同為109°28′2s2px2py2pz第4頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，它的要點(diǎn)是：當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí)，碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道會(huì)發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，得到4個(gè)相同的sp3雜化軌道，夾角109

28′,正四面體形。三、雜化軌道理論簡介2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)正四面體形sp3雜化態(tài)激發(fā)雜化第5頁,共29頁，2024年2月25日，星期天sp3

雜化

C原子由1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道混雜并重新組合成4個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。由于每個(gè)軌道中都含有1/4的s軌道成分和3/4的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為

sp3雜化軌道。為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，4個(gè)雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。第6頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

四個(gè)H原子分別以1s軌道與C原子上的四個(gè)sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3σ鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。

109°28’第7頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

通過以上的學(xué)習(xí)，以CH4為例，談?wù)勀銓?duì)“雜化”及“雜化軌道”的理解。1.C原子為什么要進(jìn)行“雜化”？

2.什么是雜化？C原子是如何進(jìn)行“雜化”的？

3.“雜化軌道”有哪些特點(diǎn)？思考與交流第8頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

在形成分子時(shí)，由于原子的相互影響，同一原子中的若干不同類型、能量相近的原子軌道混合起來，重新分配能量和調(diào)整空間方向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道

這種軌道重新組合的過程稱為原子軌道的“雜化”（混合平均化）

1.雜化軌道概念三、雜化軌道理論簡介第9頁,共29頁，2024年2月25日，星期天2.雜化軌道理論的要點(diǎn)(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子。(2)參加雜化的各原子軌道能量要相近（同一能級(jí)組或相近能級(jí)組的軌道）。(3)雜化軌道的能量、形狀完全相同。(4)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；雜化后原子軌道方向

改變，雜化軌道在成鍵時(shí)更有利于軌道間的重疊(5)雜化軌道在空間構(gòu)型上都具有一定的對(duì)稱性（以減小化學(xué)鍵之間的排斥力）。(6)分子的構(gòu)型主要取決于原子軌道的雜化類型。(7)雜化軌道只能用于形成σ鍵，不能用于形成∏鍵。第10頁,共29頁，2024年2月25日，星期天180°實(shí)驗(yàn)測(cè)得:兩個(gè)共價(jià)鍵，直線形分子（鍵角180°）

Cl—Be—Cl

探究1：BeCl2分子的形成

Be原子價(jià)電子排布式：2s2

沒有未成對(duì)電子ClClBe第11頁,共29頁，2024年2月25日，星期天一個(gè)2s和一個(gè)2p軌道雜化,形成sp雜化軌道第12頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

為使軌道間的排斥能最小，軌道間的夾角為180°

。

sp雜化軌道的形成和空間取向示意圖第13頁,共29頁，2024年2月25日，星期天每個(gè)sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭??；含有1/2s

軌道和1/2p

軌道的成分；兩個(gè)軌道間的夾角為180°，呈直線型。1個(gè)s軌道與1個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,形成2個(gè)sp

雜化軌道。

sp

雜化——BeCl2分子的形成第14頁,共29頁，2024年2月25日，星期天BeCl2分子結(jié)構(gòu)ClClsppxpx

規(guī)律：第ⅡA族、ⅡB族元素與第ⅦA族元素所形成的MX2型共價(jià)化合物，中心原子采取sp雜化。如BeBr2、HgCl2。

ClBeCl第15頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

實(shí)驗(yàn)測(cè)得，三個(gè)共價(jià)鍵，平面三角形分子（鍵角120°）。B原子價(jià)電子排布式：2s22p1，有一個(gè)未成對(duì)電子120°FFFB

探究2：BF3

分子的形成

第16頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

1個(gè)2s軌道與2個(gè)2p軌道進(jìn)行的雜化,形成3個(gè)sp2雜化軌道。第17頁,共29頁，2024年2月25日，星期天sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖第18頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

sp2雜化——BF3分子的形成

每個(gè)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(gè)軌道間的夾角為120°，呈平面三角形

sp2雜化：1個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,

形成3個(gè)sp2雜化軌道。規(guī)律：第ⅢA族元素與第ⅦA族元素所形成的MX3型共價(jià)化合物，中心原子采取sp2雜化。如BBr3。第19頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

sp3雜化——CH4分子的形成

sp3雜化：1個(gè)s軌道與3個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,

形成4個(gè)sp3雜化軌道。

每個(gè)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(gè)軌道間的夾角為109°28′，正四面體形

規(guī)律：第ⅣA族元素與第ⅠA族、ⅦA族元素所形成的MX4型共價(jià)化合物，中心原子采取sp3雜化。如CCl4、SiF4、CHCl3。第20頁,共29頁，2024年2月25日，星期天雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道

雜化軌道數(shù)

雜化軌道間夾角

空

間

構(gòu)

型

實(shí)

例

3.三種sp雜化軌道類型的比較

1個(gè)s+2個(gè)p1個(gè)s+1個(gè)p1個(gè)s+3個(gè)p2個(gè)sp雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)sp3雜化軌道180°120°109°28′直線形平面三角形正四面體形BeCl2

BF3

CH4

第21頁,共29頁，2024年2月25日，星期天用雜化軌道理論分析下列物質(zhì)的雜化類型、成鍵情況和分子的空間構(gòu)型。（1）CH2＝CH2

（2）CH≡CH提醒：雜化軌道只能用于形成σ鍵或容納孤對(duì)電子，剩余的未雜化p軌道還可形成∏鍵。應(yīng)用反饋第22頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

C原子在形成乙烯分子時(shí)，碳原子的2s軌道與2個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成3個(gè)sp2雜化軌道，伸向平面正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。每個(gè)C原子的2個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)H原子的1s軌道形成2個(gè)相同的σ鍵，各自剩余的1個(gè)sp2雜化軌道相互形成一個(gè)σ鍵.

各自沒有雜化的l個(gè)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(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵構(gòu)成。第23頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

C原子在形成乙炔分子時(shí)發(fā)生sp雜化。兩個(gè)碳原子以sp雜化軌道與氫原子的1s軌道結(jié)合形成σ鍵。各自剩余的1個(gè)sp雜化軌道相互形成1個(gè)σ鍵，兩個(gè)碳原子的未雜化2p軌道分別在Y軸和Z軸方向重疊形成π鍵。所以乙炔分子中碳原子間以叁鍵相結(jié)合。注意：雜化軌道一般形成σ鍵，沒有雜化的p軌道形成π鍵。第24頁,共29頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)以下事實(shí)總結(jié)：如何判斷一個(gè)化合物的中心原子的雜化類型？C－Csp3sp2spC＝CC≡C問題探究★注意：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納孤對(duì)電子第25頁,共29頁，2024年2月25日，星期天

雜化軌道數(shù)=中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)0+2=2sp直線形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp3正四面體形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角錐形2+2=4sp3V形代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O4.中心原子雜化類型判斷的一般方法第26頁,共29頁，2024年2月25日，星期天知識(shí)小結(jié)三、雜化軌道理論簡介

1.雜化軌道概念

2.雜化軌道理論的要點(diǎn)

3.三種sp雜化軌道類型的比較

sp雜化軌道—直線形，夾角180°2個(gè)

sp2雜化軌道—平面三角形，夾角120°3個(gè)

sp3雜化軌道—正四面體形，夾角109°28′4個(gè)

4.中心原子雜化類型判斷的一般方法

雜化軌道數(shù)=中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)第27頁,共29頁，2024年2月25日，星期天1：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C2H4B2：對(duì)SO2與CO2說法正確的是()A．都是直線形結(jié)構(gòu)