2.2 課時(shí)3 雜化軌道理論 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

雜化軌道理論第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

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)_____，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____。σ鍵正四面體形相同109°28′成鍵電子中，C、H原子提供的是哪個(gè)軌道上的電子？C

價(jià)層電子軌道表示式2s2pH價(jià)層電子軌道表示式1s按照價(jià)鍵理論應(yīng)該形成CH2，為什么最終形成的是CH4呢？1、了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型；2、能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡(jiǎn)單共價(jià)分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來(lái)，重新組合新軌道的過(guò)程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。

為解決這一矛盾，1931年鮑林在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上提出了雜化軌道理論，它實(shí)際上仍屬于現(xiàn)代價(jià)鍵理論。雜化軌道理論簡(jiǎn)介萊納斯·卡爾·鮑林（1901年2月28日－1994年8月19日）

美國(guó)著名化學(xué)家，兩獲諾貝爾獎(jiǎng)一、雜化軌道形成及其特點(diǎn)價(jià)層電子空軌道激發(fā)雜化軌道軌道重新組合成對(duì)電子中的一個(gè)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(shí)釋放能量較多，軌道重疊程度更大，生成的分子更穩(wěn)定只有在形成化學(xué)鍵時(shí)才會(huì)雜化！單獨(dú)的原子不會(huì)發(fā)生雜化。常是同一能層或相近能級(jí)的原子軌道甲烷的形成2s2p↑↓↑↑2s2p↑↑↑↑sp3↑↑↑↑躍遷雜化基態(tài)激發(fā)態(tài)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成什么立體構(gòu)型?正四面體H1sH1sH1sH1sCsp3sp3109°28′雜化的條件(1)只有在形成化學(xué)鍵時(shí)才能雜化(2)只有能量相近的軌道間才能雜化雜化的特點(diǎn)雜化前后原子軌道在空間取最大夾角分布，能使相互間排斥力最小雜化的特點(diǎn)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)不變(2)雜化過(guò)程中軌道的形狀發(fā)生變化(4)雜化后的新軌道能量、形狀都相同(6)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對(duì)(3)雜化后形成的化學(xué)鍵更穩(wěn)定(5)雜化后的軌道之間盡可能遠(yuǎn)離雜化軌道的類型（1）sp3雜化軌道xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而得。sp3雜化軌道的夾角為109°28′，呈空間正四面體形(如CH4、CF4、CCl4)。sp3雜化軌道特征：①1個(gè)ns軌道與3個(gè)np軌道進(jìn)行的雜化,形成4個(gè)sp3雜化軌道。②每個(gè)sp3雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p

軌道的成分。③每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為109o28′，空間構(gòu)型為正四面體形。H原子↑s1s13個(gè)N-H相互垂直鍵角為90°↑s3個(gè)N-H，鍵角為107°N原子↑↓sppp↑↑↑2s22p3基態(tài)sp3↑↓↑↑↑雜化軌道【思考】怎么用雜化軌道理論解釋NH3的空間結(jié)構(gòu)呢？孤電子對(duì)sp3雜化形成σ鍵【思考】怎么用雜化軌道理論解釋H2O的空間結(jié)構(gòu)呢？H原子↑s1s12個(gè)O-H相互垂直鍵角為90°sp3雜化↑s2個(gè)O-H，鍵角為105°O原子↑↓sppp↑↓↑↑2s22p4基態(tài)sp3↑↓↑↓↑↑雜化軌道孤電子對(duì)形成σ鍵（2）sp2雜化軌道xyzzxyzxyzxyz120°sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而得。sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形(如BF3)。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。②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。sp2雜化軌道特征：①1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。③每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。④

3個(gè)sp2雜化軌道用于形成σ鍵，未參與雜化的p軌道用于形成π鍵。psp2sp2sp2分析BF3的中心原子雜化方式。1個(gè)B-F3個(gè)B-F，鍵角為120°B原子↑↓sppp↑2s22p1基態(tài)形成σ鍵sp2雜化sp2↑↑↑雜化軌道pF原子2s22p5↑↓sppp↑↓↑↓↑↑↓sppp↑↓↑↓↑未雜化軌道思考與討論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)s-sp2σ鍵，另一個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)C原子的sp2雜化軌道頭碰頭形成1個(gè)σ鍵。兩個(gè)C剩余未參與雜化的2p軌道肩并肩形成π鍵如何用雜化軌道理論解釋CH2=CH2的空間結(jié)構(gòu)呢？注意：有機(jī)物中形成雙鍵的碳原子均為sp2雜化2s2p↑↓↑↑激發(fā)2s2p↑↑↑↑↑↑↑↑雜化2psp2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(guò)程CH2=CH2

（3）sp雜化軌道xyzxyzzxyzxyzsp雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而得。sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形(如BeCl2)。分子的空間結(jié)構(gòu)主要取決于原子軌道的雜化類型。180°②每個(gè)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。①1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雜化軌道特征：③兩個(gè)軌道間的夾角為180°，呈直線型。④

2個(gè)sp雜化軌道用于形成σ鍵，未參與雜化的2個(gè)p軌道用于形成2個(gè)π鍵。ppspsp分析BeCl2的中心原子雜化方式。不能形成Be-Cl2個(gè)Be-Cl，鍵角為180°Be原子↑↓sppp2s2基態(tài)sp↑↑雜化軌道形成σ鍵sp雜化Cl原子3s23p5↑↓sppp↑↓↑↓↑↑↓sppp↑↓↑↓↑pp未雜化軌道思考與討論如何用雜化軌道理論解釋CH≡CH的空間結(jié)構(gòu)呢？↑↑2s2p↑↓↑↑激發(fā)2s2p↑↑↑↑↑↑雜化2psp兩個(gè)碳原子的1個(gè)sp雜化軌道相互重疊形成sp-spσ鍵，另外1個(gè)雜化軌道與氫原子1s軌道重疊形成兩個(gè)s-spσ鍵，未參與雜化的2個(gè)2P軌道相互重疊形成2個(gè)π鍵。注意：有機(jī)物中形成三鍵的碳原子均為sp雜化頭碰頭σ鍵肩并肩肩并肩σ鍵HH乙炔中sp雜化C原子成鍵過(guò)程π鍵π鍵CHCH雜化類型的判斷①因?yàn)殡s化軌道只能用于形成σ鍵或者用來(lái)容納孤電子對(duì)，而兩個(gè)原子之間只能形成一個(gè)σ鍵，故有下列關(guān)系:中心原子的雜化軌道數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)（中心原子結(jié)合的電子數(shù)）+孤電子對(duì)數(shù)，再由雜化軌道數(shù)判斷雜化類型。中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)規(guī)律：代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型CO2CH2OSO2H2O0+2=2sp0+3=3sp21+2=32+2=4sp2sp3234spsp2sp3②通過(guò)看中心原子有沒(méi)有形成雙鍵或三鍵來(lái)判斷若有1個(gè)三鍵或2個(gè)雙鍵，則其中有2個(gè)π鍵，用去2個(gè)p軌道，形成的是sp雜化；若有1個(gè)雙鍵則其中必有1個(gè)π鍵，用去1個(gè)p軌道，形成的是sp2雜化；若全部是單鍵，則形成sp3雜化。③根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷④根據(jù)雜化軌道的立體構(gòu)型判斷雜化軌道之間的夾角180°120°109°28′spsp2sp3雜化軌道的立體構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形或三角錐形spsp2sp3→雜化理論和VSEPR模型預(yù)測(cè)粒子空間結(jié)構(gòu)結(jié)果基本一致價(jià)層電子對(duì)互斥模型雜化軌道理論計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子孤電子對(duì)數(shù)234直線形平面三角形四面體形sp雜化，直線形sp2雜化，平面三角形sp3雜化，四面體形預(yù)測(cè)分子結(jié)構(gòu)略去孤電子對(duì)解釋分子空間結(jié)構(gòu)利用VSEPR模型和雜化軌道理論推測(cè)粒子結(jié)構(gòu)孤電子對(duì)數(shù)化學(xué)式價(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)VSEPR模型中心原子雜化類型粒子的真實(shí)空間結(jié)構(gòu)SO2H2SSO3NCl3HCNHClO224四面體形sp3雜化V形123平面三角形sp2雜化V形033平面正三角形sp2雜化平面正三角形134四面體形sp3雜化三角錐形022直線形sp雜化直線形224四面體形sp3雜化V形利用VSEPR模型和雜化軌道理論推測(cè)粒子結(jié)構(gòu)孤電子對(duì)數(shù)化學(xué)式價(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)VSEPR模型中心原子雜化類型粒子的真實(shí)空間結(jié)構(gòu)SO42-NO3-PO43-ClO3-H3O+044四面體形sp3雜化正四面體形033平面正三角形sp2雜化平面正三角形134四面體形sp3雜化三角錐形033CO32-平面正三角形sp2雜化平面正三角形134四面體形sp3雜化三角錐形044四面體形sp3雜化正四面體形①價(jià)電子對(duì)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雜化軌道成鍵的分子,其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。(

)⑥凡AB3型的共價(jià)化合物,其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。(

)1．判斷正誤

C2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br鍵采用的成鍵軌道是(

)A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p