2.2.1雜化軌道理論學習課程

1、等電子原理等電子原理 化學通式化學通式相同且相同且價電子總數(shù)價電子總數(shù)相等的相等的分子或離子具有相同的結構特征。分子或離子具有相同的結構特征。符合等電子原理的分子或離子互為符合等電子原理的分子或離子互為等電子體。等電子體。等電子體有相似的性質(zhì)。等電子體有相似的性質(zhì)。等電子原理的某些應用：等電子原理的某些應用：（1 1）判斷一些簡單分子或離子的立體構）判斷一些簡單分子或離子的立體構型：型：等電子體一般有相同的立體構型等電子體一般有相同的立體構型（2 2）制造新材料方面的應用。制造新材料方面的應用。第一頁，編輯于星期五：點 十二分。1 1、根據(jù)等電子原理，判斷下列、根據(jù)等電子原理，判斷下列各組分子

2、屬于等電子體的是各組分子屬于等電子體的是 A. H2O、H2S B. HF、NH3 C. CO、CO2 D. NO2、SO2A第二頁，編輯于星期五：點 十二分。2 2、在短周期元素組成的物質(zhì)中，、在短周期元素組成的物質(zhì)中，與與NO2互為等電子體的分子互為等電子體的分子有有： 、 。H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArO3 SO2 第三頁，編輯于星期五：點 十二分。雜化軌道理論雜化軌道理論第二節(jié)第二節(jié) 共價鍵與分子的立體構型共價鍵與分子的立體構型第四頁，編輯于星期五：點 十二分。一、一些典型分子的立體構型一、一些典型分子的立體構型104.5 第五

3、頁，編輯于星期五：點 十二分。 甲烷的甲烷的4 4個個CHCH單鍵都應該單鍵都應該是是鍵，然而，碳原子的鍵，然而，碳原子的4 4個價層個價層原子軌道是原子軌道是3 3個相互垂直的個相互垂直的2p2p軌道軌道和和1 1個球形的個球形的2s2s軌道，用它們跟軌道，用它們跟4 4個氫原子的個氫原子的1s1s原子軌道重疊，不原子軌道重疊，不可能得到四面體構型的甲烷分子?？赡艿玫剿拿骟w構型的甲烷分子。甲烷為什么是正四面體構型？甲烷為什么是正四面體構型？為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論化軌道理論思考思考第六頁，編輯于星期五：點 十二分。碳原子價電子碳原子價電子: :

4、2s22p2第七頁，編輯于星期五：點 十二分。 雜化軌道理論雜化軌道理論雜化：雜化：原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化。子軌道的雜化。雜化軌道：雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道。組新軌道。雜化軌道類型：雜化軌道類型：spsp1 1、spsp2 2、spsp3 3等雜化結果：等雜化結果：重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等成鍵能力更強的原子軌道。等成鍵能力更強的原子軌道。雜化軌道用于雜化軌道用于: :容納容納鍵電子和孤對電子

5、鍵電子和孤對電子第八頁，編輯于星期五：點 十二分。例：CH4分子形成分子形成2s2p2s2p第九頁，編輯于星期五：點 十二分。為了四個雜化軌道在空間為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，四個雜化軌道排斥最小，四個雜化軌道的伸展方向分別指向正四的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。面體的四個頂點。第十頁，編輯于星期五：點 十二分。由由1 1個個s s軌道和軌道和3 3個個p p軌道軌道混雜混雜并重新組并重新組合成合成4 4個能量與形狀完全相同的軌個能量與形狀完全相同的軌道。道。由于每個軌道中都含有由于每個軌道中都含有1/41/4的的s s軌道成軌道成分和分和

6、3/43/4的的p p軌道成分，因此我們把這軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為種軌道稱之為spsp3 3雜化軌道。雜化軌道。第十一頁，編輯于星期五：點 十二分。四個四個H H原子分別以原子分別以4 4個個s s軌道與軌道與C C原子上的原子上的四個四個spsp3 3雜化軌道相互重疊后，就形成雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的的S-SPS-SP3 3鍵鍵，形成一個正四面體構型，形成一個正四面體構型的分子。的分子。 109.5第十二頁，編輯于星期五：點 十二分。 雜化軌道理論雜化軌道理論形成分子時，由于原子間的相互形成分子時，由于原子間的相

7、互作用，使同一原子內(nèi)部能量相近作用，使同一原子內(nèi)部能量相近的不同類型原子軌道重新組合形的不同類型原子軌道重新組合形成的一組新的能量相同的雜化軌成的一組新的能量相同的雜化軌道。有道。有多少個原子軌道多少個原子軌道發(fā)生雜化發(fā)生雜化就形成就形成多少個雜化軌道多少個雜化軌道。第十三頁，編輯于星期五：點 十二分。 雜化軌道的電子云一頭大，雜化軌道的電子云一頭大，一頭小，一頭小，成鍵時利用大的一頭，成鍵時利用大的一頭，可以使電子云重疊程度更大可以使電子云重疊程度更大，從，從而形成穩(wěn)定的化學鍵。即而形成穩(wěn)定的化學鍵。即雜化軌雜化軌道增強了成鍵能力道增強了成鍵能力。 第十四頁，編輯于星期五：點 十二分。 雜化

8、軌道之間在空間取雜化軌道之間在空間取最最大夾角大夾角分布，使相互間的分布，使相互間的排斥能排斥能最小最小，故形成的鍵較穩(wěn)定。不同，故形成的鍵較穩(wěn)定。不同類型的雜化軌道之間夾角不同，類型的雜化軌道之間夾角不同，成鍵后所形成的分子就具有不同成鍵后所形成的分子就具有不同的空間構型。的空間構型。 第十五頁，編輯于星期五：點 十二分。2、sp1雜化 同一原子中同一原子中 ns-np 雜化成新軌雜化成新軌道；一個道；一個 s 軌道和一個軌道和一個 p 軌道雜化軌道雜化組合成兩個新的組合成兩個新的 sp1 雜化軌道。雜化軌道。例： BeCl2分子形成分子形成激發(fā)激發(fā)2s2pBe基態(tài)基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)雜

9、化雜化鍵合鍵合直線形直線形sp雜化態(tài)雜化態(tài)直線形直線形化合態(tài)化合態(tài)Cl Be Cl180第十六頁，編輯于星期五：點 十二分。3 3、spsp2 2 雜化雜化sp2 雜化軌道間的夾角是120度，分子的幾何構型為平面正三角形2s2pB的基態(tài)的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)正三角形正三角形sp2 雜化態(tài)雜化態(tài)BF3分子形成分子形成BF FFFBF1200F第十七頁，編輯于星期五：點 十二分。 乙烯中的在軌道雜化時，乙烯中的在軌道雜化時，有一個有一個軌道未參與雜化，軌道未參與雜化，只是的只是的s s與兩個與兩個p p軌道發(fā)生雜化，形成三個軌道發(fā)生雜化，形成三個相同的相同的spsp2 2雜化軌道，三個雜化軌道

10、，三個spsp2 2雜化雜化軌道分別指向平面三角形的三個頂軌道分別指向平面三角形的三個頂點。點。未雜化未雜化p p軌道垂直于軌道垂直于spsp2 2雜化軌雜化軌道所在平面。道所在平面。雜化軌道間夾角為雜化軌道間夾角為120120。第十八頁，編輯于星期五：點 十二分。 為什么氨分子為什么氨分子的鍵角是的鍵角是107.3？第十九頁，編輯于星期五：點 十二分。 3NHNHHH雜化3sp2ps2第二十頁，編輯于星期五：點 十二分。OH2HOH雜化3sp3sp2ps2OHH為什么水分子是為什么水分子是V V型型非直線型非直線型? ?第二十一頁，編輯于星期五：點 十二分。碳 原 子 的 p 軌 道用雜化軌

11、道理論解釋苯分子的結構：用雜化軌道理論解釋苯分子的結構：第二十二頁，編輯于星期五：點 十二分。C為為sp2雜化雜化所有原子（所有原子（12個）處于同一平面?zhèn)€）處于同一平面 分子中分子中6個碳原子個碳原子 未雜未雜 化的化的2p軌道上軌道上 的未成對電子的未成對電子重疊結重疊結果形成了一個閉合的、環(huán)狀的果形成了一個閉合的、環(huán)狀的大大鍵鍵 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )第二十三頁，編輯于星期五：點 十二分。雜化類型雜化類型spsp2sp3參與雜化的參與雜化的原子軌道原子軌道1個個s + 1個個p1個個s + 2個個p1個個s + 3個個p雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù)2個個sp雜

12、化軌道雜化軌道3個個sp2雜化軌道雜化軌道4個個sp3雜化軌道雜化軌道雜化軌道間雜化軌道間夾角夾角180o120o109.5o空間構型空間構型直直 線線正三角形正三角形正四面體正四面體實實 例例BeCl2，C2H2BF3, BCl3CH4，CCl4小結：小結：spsp型的三種雜化型的三種雜化第二十四頁，編輯于星期五：點 十二分。非中心原子：非中心原子：Cl、F、Br、I=H 提示提示： 中心原子：同主族的可以互換中心原子：同主族的可以互換（如（如N=P、S=O等）等） 通常雙原子分子中沒有發(fā)生雜化通常雙原子分子中沒有發(fā)生雜化 第二十五頁，編輯于星期五：點 十二分。【思考】【思考】 寫出下列分子

13、的的雜化軌道類型寫出下列分子的的雜化軌道類型及空間構型及空間構型 NH3、BeCl2、PCl3、BF3、H2O、H2S 、SiCl4、CH3F、NCl3、CS2 、Cl2O第二十六頁，編輯于星期五：點 十二分。1 1、下列分子中的中心原子雜化、下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是軌道的類型相同的是 ( ) ( ) ACO2與與SO2 BCH4與與NH3 CBeCl2與與BF3 DC2H2與與C2H4B【隨堂練習】【隨堂練習】第二十七頁，編輯于星期五：點 十二分。2 2、對、對SOSO2 2與與COCO2 2說法正確的是說法正確的是( )( ) A A、都是直線形結構、都是直線形結構 B

14、B、中心原子都采取、中心原子都采取spsp雜化軌道雜化軌道 C C、S S原子和原子和C C原子上都沒有孤對原子上都沒有孤對電子電子 D D、SOSO2 2為為V V形結構，形結構，COCO2 2為直線形為直線形結構結構D第二十八頁，編輯于星期五：點 十二分。3 3、在乙烯分子中有、在乙烯分子中有5 5個個鍵、一個鍵、一個鍵，鍵，它們分別是（它們分別是（ ）A A、spsp2 2雜化軌道形成雜化軌道形成鍵、未雜化的鍵、未雜化的2p2p軌道形成軌道形成鍵鍵B B、spsp2 2雜化軌道形成雜化軌道形成鍵、未雜化的鍵、未雜化的2p2p軌道形成軌道形成鍵鍵C C、C-HC-H之間是之間是spsp2

15、2形成的形成的鍵，鍵，C-CC-C之間之間是未參加雜化的是未參加雜化的2p2p軌道形成的軌道形成的鍵鍵D D、C-CC-C之間是之間是spsp2 2形成的形成的鍵，鍵，C-HC-H之間之間是未參加雜化的是未參加雜化的2p2p軌道形成的軌道形成的鍵鍵A第二十九頁，編輯于星期五：點 十二分。4 4、氨氣分子空間構型是三角錐形，而甲、氨氣分子空間構型是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因為（烷是正四面體形，這是因為（ ）A A、兩種分子的中心原子的雜化軌道類、兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同，型不同，NHNH3 3為為spsp2 2型雜化，而型雜化，而CHCH4 4是是spsp3 3型型雜化。雜

16、化。B B、NHNH3 3分子中分子中N N原子形成三個雜化軌道，原子形成三個雜化軌道，CHCH4 4分子中分子中C C原子形成原子形成4 4個雜化軌道。個雜化軌道。C C、NHNH3 3分子中有一對未成鍵的孤對電子，分子中有一對未成鍵的孤對電子，它對成鍵電子的排斥作用較強。它對成鍵電子的排斥作用較強。D D、氨氣分子是極性分子而甲烷是非極、氨氣分子是極性分子而甲烷是非極性分子。性分子。C第三十頁，編輯于星期五：點 十二分。第第2 2節(jié)節(jié) 共價鍵與分子的空間構型共價鍵與分子的空間構型第第2 2課時課時 雜化軌道的判斷方法雜化軌道的判斷方法第三十一頁，編輯于星期五：點 十二分。1 1、了解中心原

17、子雜化方式及雜、了解中心原子雜化方式及雜化方式和分子空間構型的判斷化方式和分子空間構型的判斷方法（方法（公式一公式一）。）。2 2、了解、了解等電子原理。等電子原理。3 3、理解價電子對互斥理論的理解價電子對互斥理論的含義，并會應用含義，并會應用價電子對互斥價電子對互斥模型判斷分子空間構型模型判斷分子空間構型（m+nm+n）。第三十二頁，編輯于星期五：點 十二分。 對對ABABm m型型分子或離子，中心原分子或離子，中心原子子A A價層電子對（包括成鍵電子對價層電子對（包括成鍵電子對和孤對電子）之間存在排斥力，將和孤對電子）之間存在排斥力，將使分子中的原子處于盡可能遠的相使分子中的原子處于盡可

18、能遠的相對位置上，以使各原子之間斥力最對位置上，以使各原子之間斥力最小，分子體系能量最低。小，分子體系能量最低。二、價電子對互斥理論二、價電子對互斥理論1 1、理論要點：、理論要點：第三十三頁，編輯于星期五：點 十二分。2電子對數(shù)電子對數(shù)目與立體目與立體 結構結構4356電子對數(shù)電子對數(shù)目與立體目與立體 結構結構2 2、模型：、模型：第三十四頁，編輯于星期五：點 十二分。一個分子或離子中的價層電子對在一個分子或離子中的價層電子對在空間的分布（即含空間的分布（即含孤對電子孤對電子的的VSEPRVSEPR模型）模型） 2 3 4 5 62 3 4 5 6 直線形直線形. .平面三角形平面三角形.

19、.正四面體正四面體. .三角雙三角雙 正八面體正八面體 錐體錐體. .第三十五頁，編輯于星期五：點 十二分。C. .H. .H. .HH. . .N. . . .HHHC HHHHOHHCHHO= =NHHHC = =O= =O23423000O. .HH. . . .21直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體形正四面體形V形形三角錐形三角錐形HH. .C. . .O. . . .C. . . . .OO.代表物代表物閱讀課本閱讀課本P44思考并填寫下列表格：思考并填寫下列表格：電子式電子式結構式結構式中心原子結中心原子結合的原子數(shù)合的原子數(shù)中心原子中心原子孤孤對電子對電子對數(shù)對數(shù)空間構型空

20、間構型CO2CH2OCH4H2ONH3第三十六頁，編輯于星期五：點 十二分。分子或離子分子或離子結構式結構式VSEPR模型模型分子或離子的立體結構分子或離子的立體結構HCNNH4 +H3O+SO2 BF3N HHHH+H C NBFF FS = =O= = OOHHH+第三十七頁，編輯于星期五：點 十二分。0+2=2SP直線形直線形0+3=3SP2平面三角形平面三角形0+4=4SP3正四面體形正四面體形1+2=3SP2V形形1+3=4SP3三角錐形三角錐形2+2=4SP3V形形代表物代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型雜化軌道類型分子結構分子結構CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結合上述

21、信息完成下表：結合上述信息完成下表：第三十八頁，編輯于星期五：點 十二分。sp1雜化sp2雜化直線型直線型1801800 0平面三角形平面三角形1201200 0第三十九頁，編輯于星期五：點 十二分。sp3雜化雜化 正四面體正四面體第四十頁，編輯于星期五：點 十二分。sp2雜化平面構型 1200C2H4 ( (乙烯乙烯) )分子的空間構型分子的空間構型第四十一頁，編輯于星期五：點 十二分。第四十二頁，編輯于星期五：點 十二分。大大 鍵鍵 苯苯C6H6第四十三頁，編輯于星期五：點 十二分。三角錐型 107.30V型 104.50第四十四頁，編輯于星期五：點 十二分。形形色色的分子形形色色的分子O2HClH2OCO2第四十五頁，編輯于星期五：點 十二分。C2H2CH2OCOCl2NH3P4第四十六頁，編輯于星期五：點 十二分。CH4CH3