2.2.3雜化軌道理論+課件+年高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)

分子的空間結(jié)構(gòu)第3課時(shí)

雜化軌道理論新課引入分子中心原子上價(jià)層電子對(duì)數(shù)分子的空間構(gòu)形鍵角CH4

正四面體形4109o28′

價(jià)層電子排布式價(jià)層電子軌道表達(dá)式未成對(duì)電子數(shù)C

2s2p22s2p↑↓↑↑2個(gè)共價(jià)鍵的特征：方向性飽和性一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，便可和幾個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子配對(duì)成鍵。原子軌道沿著一定的方向?qū)崿F(xiàn)最大程度的重疊。【思考】為什么C與H結(jié)合形成CH4，而不是CH2

？一、雜化軌道理論簡(jiǎn)介

為了解決這一矛盾，1931年由鮑林等人在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上提出雜化軌道理論，它實(shí)質(zhì)上仍屬于現(xiàn)代價(jià)鍵理論，但是它在成鍵能力、分子的空間構(gòu)型等方面豐富和發(fā)展了現(xiàn)代價(jià)鍵理論。

在外界條件影響下，成鍵時(shí)，中心原子內(nèi)部能量相近(通常是同一能層或能級(jí)相近)的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新軌道的過(guò)程。1.原子軌道的雜化2.雜化軌道原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化軌道。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3.雜化軌道的特點(diǎn)(1)雜化前后軌道總數(shù)不變(2)雜化前后軌道形狀和方向發(fā)生改變，成鍵能力增強(qiáng)(3)每個(gè)雜化軌道能量、形狀都相同，軌道之間盡可能遠(yuǎn)離(4)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對(duì)能量相同，方向不同1.sp3雜化軌道以CH4為例：基態(tài)吸收能量混雜激發(fā)態(tài)雜化軌道Csp3↑↑↑↑2p↑↑↑2s↓2p↑↑↑↑2ssp3雜化軌道是由______ns軌道和______np軌道雜化而成，每個(gè)sp3雜化軌道都含有_____s和_____p的成分。1個(gè)3個(gè)1/43/4二、雜化軌道的類型二、雜化軌道的類型xyz原軌道雜化軌道C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)數(shù)目形狀和方向是否相同成鍵能力變化4個(gè)4個(gè)形狀和方向發(fā)生改變成鍵能力增強(qiáng)xyzxyzzxyz109°28′4對(duì)1.sp3雜化軌道軌道間的夾角為109°28′，空間構(gòu)型為正四面體形價(jià)層電子對(duì)數(shù)：44個(gè)s-sp3σ鍵以CH4為例：二、雜化軌道的類型【思考1】寫(xiě)出N的價(jià)電子軌道表示式，觀察NH3的電子式，根據(jù)共價(jià)鍵的飽和性，思考N不雜化能否形成NH3？如果可以形成，根據(jù)共價(jià)鍵的方向性和軌道的伸展方向，H?N?H鍵角應(yīng)為多少度？分子鍵角NH3107°90°↑↓↑↑↑N2s2p可以N不雜化也能形成NH3，H?N?H鍵角應(yīng)為90°，但是實(shí)際上鍵角為107°，說(shuō)明N發(fā)生了sp3雜化。二、雜化軌道的類型【思考2】N采用sp3雜化，在4個(gè)雜化軌道中電子如何填充？sp3↑↓↑↑↑N孤電子對(duì)σ鍵單電子107°【思考3】對(duì)比NH3和BF3的電子式，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)一樣嗎？中心B原子還是sp3雜化嗎？不一樣,NH3價(jià)層電子對(duì)數(shù)：4BF3價(jià)層電子對(duì)數(shù)：3NH3二、雜化軌道的類型2.sp2雜化軌道以BF3為例：基態(tài)吸收能量混雜激發(fā)態(tài)雜化軌道B2p↑↑2s↓2p↑↑↑2ssp2↑↑↑2psp2雜化軌道是由______ns軌道和______np軌道雜化而成，每個(gè)sp2雜化軌道都含有_____s和_____p的成分。1個(gè)2個(gè)1/32/3二、雜化軌道的類型xyzxyzzxyzxyz120°

sp2雜化后，未參與雜化的np軌道垂直于3個(gè)sp2雜化軌道平面，可用于形成π鍵。2.sp2雜化軌道sp2雜化軌道夾角為120°，呈平面三角形。價(jià)層電子對(duì)數(shù)：3以BF3為例：二、雜化軌道的類型以BeCl2為例：Be2p↑2s↓2p↑↑2ssp↑↑2p基態(tài)吸收能量混雜激發(fā)態(tài)雜化軌道3.sp雜化軌道sp雜化軌道是由______ns軌道和______np軌道雜化而成，每個(gè)sp雜化軌道都含有_____s和_____p的成分。1個(gè)1個(gè)1/21/2二、雜化軌道的類型xyzxyzzxyzxyz180°sp雜化后，未參與雜化的2個(gè)np軌道與2個(gè)sp雜化軌道的伸展方向相互垂直，也可以用于形成π鍵。3.sp雜化軌道sp雜化軌道夾角為180°，呈直線形。價(jià)層電子對(duì)數(shù)：2以BeCl2為例：二、雜化軌道的類型小結(jié)：①雜化軌道數(shù)______價(jià)層電子對(duì)數(shù)=中心原子σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)；②中心原子雜化類型的判斷方法：__________________________________；實(shí)例中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道數(shù)目雜化軌道類型雜化軌道空間構(gòu)形CH44BF33BeCl22234spsp2sp3直線形平面三角形四面體形＝

先確定價(jià)層電子對(duì)數(shù)，再確定雜化類型雜化軌道數(shù)目＝價(jià)層電子對(duì)數(shù)234雜化類型spsp2sp3二、雜化軌道的類型實(shí)例價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化類型σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型分子空間結(jié)構(gòu)BeCl22sp20直線形直線形SO33sp230平面三角形平面正三角形SO221V形CH44sp340四面體形正四面體形NH331三角錐形H2O22V形PCl55sp3d50三角雙錐形三角雙錐形SF66sp3d260正八面體形正八面體形分子或離子中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型H2OONH3NSO3SSO2SCO2CNCNO2N4434332課堂檢測(cè)判斷下列物質(zhì)中心原子的雜化類型4434332spsp2sp3sp2sp2sp3sp333sp2三、判斷雜化軌道的類型1.根據(jù)雜化軌道數(shù)或VSEPR模型或夾角判斷化學(xué)式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ鍵電子對(duì)孤電子對(duì)

雜化軌道數(shù)VSEPR模型雜化類型223432010012233444直線形平面三角形平面三角形正四面體形四面體形四面體形spsp2sp2sp3sp3sp3雜化軌道數(shù)目＝價(jià)層電子對(duì)數(shù)目＝σ鍵電子對(duì)數(shù)目＋中心原子的孤電子對(duì)數(shù)目雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2sp3三、判斷雜化軌道的類型1.根據(jù)雜化軌道數(shù)或VSEPR模型或夾角判斷化學(xué)式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ鍵電子對(duì)孤電子對(duì)

雜化軌道數(shù)VSEPR模型雜化類型223432010012233444直線形平面三角形平面三角形正四面體形四面體形四面體形spsp2sp2sp3sp3sp3若VSEPR模型呈四面體形，則中心原子發(fā)生sp3雜化若VSEPR模型呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化若VSEPR模型呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化三、判斷雜化軌道的類型1.根據(jù)雜化軌道數(shù)或VSEPR模型或夾角判斷化學(xué)式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ鍵電子對(duì)孤電子對(duì)

雜化軌道數(shù)VSEPR模型雜化類型鍵角223432010012233444直線形平面三角形平面三角形正四面體形四面體形四面體形spsp2sp2sp3sp3sp3180°120°109°28′雜化軌道之間的夾角為109°28',則中心原子發(fā)生sp3雜化;雜化軌道之間的夾角為120°,則中心原子發(fā)生sp2雜化;雜化軌道之間的夾角為180°,則中心原子發(fā)生sp雜化。三、判斷雜化軌道的類型2.根據(jù)中心原子成鍵類型判斷(如有機(jī)物中的碳原子)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。三鍵碳原子采取sp雜化雙鍵碳原子采取sp2雜化單鍵碳原子采取sp3雜化（即飽和碳原子）109°28′有機(jī)化合物中C原子雜化軌道類型的判斷【思考1】已知乙烯是平面分子，鍵角約為120°，根據(jù)電子式確定乙烯分子中C的雜化類型，畫(huà)出C的雜化軌道電子填充情況。sp2↑↑↑↑2p【思考2】已知乙炔是直線形分子，鍵角為180°，根據(jù)電子式確定乙炔分子中C的雜化類型，畫(huà)出C的雜化軌道電子填充情況。sp↑↑↑↑2p有機(jī)化合物中C原子雜化軌道類型的判斷______________________________spsp2sp2sp3sp3單鍵碳原子均采取sp3雜化；雙鍵或苯環(huán)碳原子均采取sp2雜化；三鍵碳原子均采取sp雜化。—C≡C—CH=CH2H3C—O—【思考3】指出下列原子的雜化方式：C:sp2雜化p軌道sp2sp2雜化軌道有3個(gè)雜化軌道用于形成σ鍵(單電子)，未參與雜化的一個(gè)p軌道用于形成π鍵C:4-3=1↑↑↓↑苯：p-p離域大π鍵，符號(hào)課堂練習(xí)三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚體。已知三聚氰胺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出基態(tài)碳原子的電子排布式：____________。(2)三聚氰胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的氮原子和氨基中的氮原子，這三種氮原子的雜化軌道類型分別是_____、______。(3)一個(gè)三聚氰胺分子中有_____個(gè)σ鍵。1s22s22p2

sp2sp3151.下列有機(jī)物分子中的碳原子既有sp3雜化又有sp雜化的是(

)A.CH3CH2CH3B.CH3?C≡CHC.CH3CHOD.CH≡CHB2.已知次氯酸分子的結(jié)構(gòu)式為H－O－Cl，下列說(shuō)法正確的是A．O原子發(fā)生sp雜化 B．O原子與H、Cl都形成π鍵C．該分子為V形分子 D．該分子的電子式是課堂練習(xí)C課堂練習(xí)3．化合物A是近年來(lái)采用的鍋爐水添加劑，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖，A能除去鍋爐水中溶解的氧氣，下列對(duì)A分子說(shuō)法正確的是

A．所有原子都在同一平面內(nèi)B．所含的σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)之比為10∶1C．C的雜化方式均為sp2雜化D．N的化合價(jià)均為-3價(jià)【詳解】A．氮原子形成3個(gè)共價(jià)鍵且有1對(duì)孤電子對(duì)，為三角錐形結(jié)構(gòu)，即氮原子與所連的三個(gè)原子不在同一平面，所以A分子中所有原子不可能共平面，故A錯(cuò)誤；B．一個(gè)單鍵就是1個(gè)σ鍵，一個(gè)雙鍵含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，所以A分子中含有11個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，所含的σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)之比為11:1，故B錯(cuò)誤；C．碳原子為羰基碳，其雜化方式為sp2雜化，故C正確；D．N原子的電負(fù)性大于氫，與氮原子所連的氨基中的氮的化合價(jià)為﹣2價(jià)，故D錯(cuò)誤；C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