杂化轨道理论-(公开课)

三、杂化轨道理论简介
1. 杂化轨道概念
在形成分子时，由于原子的相互影响，同 一原子中的若干不同类型、能量相近的原子 轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方 向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道 这种轨道重新组合的过程称为原子轨道的 “杂化”（混合平均化）
3 杂化类型 （1）sp杂化
探究1：BeCl2分子的形成
2s
2px
2py
2pz
键长、键能相同，键角相同为109°28′
三、杂化轨道理论简介
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理 论
2s
2p 激发
2s
2p
杂化
正四面体形
C的基态
激发态
sp3 杂化态
sp3 杂化
四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3 杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量 和键角都完全相同的s-sp3σ键，形成一个正四面 体构型的分子。
第二节 分子的立体结构
（杂化轨道理论）
复习回顾
一、形形色色的分子 二、价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
中心原子 中心原子 分子 代表物 类型 结合的原子数 AB2 无孤对电子 AB3 AB4 有孤对电子 2 3 4 CO2 空间构型 直线形
CH2O 平面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ角形 CH4
正四面体
V形 三角锥形
AB2
AB3
2
3
H2O
NH3
思考与交流
1.回忆： CH４分子中C原子形成几个共价键？分 子空间构型怎样？ 2.写出基态C原子价电子的电子排布图,并推测： CH４分子的C原子怎样才能形成四个共价键？ 3.如果C原子就以１个２s轨道和３个２p轨道上的 单电子，分别与四个Ｈ原子的１s轨道上的单电子 重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？ 这与CH４分子的实际情况是否吻合？
NH3 的空间构型
NH3
2p
N
H
3
H
H
不等性杂化
2s
sp 杂化
H2O
的空间构型
大π 键 （离域键）C6H6
3.三种sp杂化轨道类型的比较
杂 化 类 型 sp sp2 1个 s + 2个 p 3个sp2 杂化轨道 120° 平面三角形 BF3 sp3 1 个 s + 3个 p 4个sp3 杂化轨道 109°28′ 正四面体形 CH4
实验测得: 两个共价键，直线形分子（键角180°） Cl—Be—Cl
Cl
Be
Cl
180°
Be原子价电子排布式：2s2
没有未成对电子
一个2s 和一个2 p 轨道杂化,形成2个sp杂化 轨道
BeCl2分子的形成 1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp 杂化轨道。
每个sp杂化轨道的形状为 一头大，一头小； 含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分； 两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。
正四体 形
CO2
CH2O SO
2
CH4 NH3 H2O
三角锥形 V形
知识小结
三、杂化轨道理论简介
1. 杂化轨道概念 2.杂化轨道理论的要点 3.三种sp杂化轨道类型的比较
sp杂化轨道—直线形，夹角180° 2个 sp2杂化轨道—平面三角形，夹角120°3个 sp3杂化轨道—正四面体形，夹角109°28′4个
B原子价电子排布式：2s22p1，有一 个未成对电子
1个2s 轨道与2个2p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂 化轨道。
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,
形成3个sp2 杂化轨道。
每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头 小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分,每 两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形
sp杂化轨道的形成和空间取向示意图
为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为180° 。
乙炔(C2H2)分子形成
2s 2p 激发 2s 2p 杂化 sp
↑ ↑
2p 2p
↑ ↑
C的基态
激发态
CO2分子怎样形成的?
（2）sp2杂化
探究2：BF3 分子的形成
F 120°
B
F F
实验测得，三个共价键， 平面三角形分子（键角 120°）。
4.中心原子杂化类型判断的一般方法
杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数= 中心原子孤对电子对 数＋中心原子结合的原子数
1：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 ( B ) C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4 2：对SO2与CO2说法正确的是( D ) A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp杂化轨道 C． S原子和C原子上都没有孤对电子 D． SO2为V形结构， CO2为直线形结构 3：指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预 测分子的几何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O
乙烯（C2H4）分子的形成
2s 2p
激发
C的基态
2s
2p
sp2 杂化 ↑ ↑ ↑
2p
↑
激发态
（3）sp3杂化
CH4分子的形成
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,
形成4个sp3 杂化轨道。 每个sp3杂化轨道的形状 也为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为 109°28′，正四面体形
参与杂化的 1个 s + 1个 p 原子轨道
杂 化 轨 道 数 杂化轨道 间夹角 空 间 构 型 实 例 2个sp杂化 轨道 180° 直线形
BeCl2
4.中心原子杂化类型判断的一般方法
杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数= 中心原子 孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
代表物 价层电子对 杂化轨道类型 分子结构 数 0+2=2 sp 直线形 0+3=3 1+2=3 0+4=4 1+3=4 2+2=4 sp2 sp2 sp3 sp3 sp3 平面三角形 V形