分子的空間結(jié)構(gòu) 第二課時 雜化軌道理論-課件【知識精講+備課精研+高效課堂】 下學(xué)期高中化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第二課時雜化軌道理論1.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀的角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.通過雜化理論的學(xué)習(xí)，掌握中心原子雜化軌道類型判斷方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結(jié)合形成CH4，而不是CH2？C原子電子排布圖（軌道表示式）1s2s2pH原子

電子排布圖1s

按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，鮑林提出了雜化軌道理論。雜化理論簡介1.概念在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道混雜起來，重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。2.雜化的條件：(1)只有在形成化學(xué)鍵時才能雜化。(2)只有能量相近的軌道間才能雜化：2s、2p….3.雜化的類型：sp

雜化：1個s軌道與1個p軌道進行的雜化，

形成2個sp雜化軌道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，兩個軌道間的夾角為180°，呈直線形。xyzxyzzxyzxyz180°180°

sp2雜化：1個s軌道與2個p軌道進行的雜化，

形成3個sp2雜化軌道。每個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，每兩個軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。3.雜化的類型：xyzxyzzxyzxyz120°3.雜化的類型：

sp3雜化：1個s軌道與3個p軌道進行的雜化，形成4個sp3雜化軌道，每個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，每兩個軌道間的夾角為109.5°，空間構(gòu)型為正四面體形。xyzxyzzxyzxyz109°28′4.雜化軌道的特征(1)雜化前后軌道數(shù)不變。(2)雜化過程中軌道的形狀發(fā)生變化。(3)雜化后形成的化學(xué)鍵更穩(wěn)定。(4)雜化后的新軌道能量、形狀都相同。(5)雜化后的軌道之間盡可能遠(yuǎn)離。(6)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對。CH4分子的形成——sp3雜化C：2s22p22s2p激發(fā)2s2psp3雜化sp3

四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3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的s-sp3σ鍵，從而構(gòu)成一個正四面體形的分子。H：1s1

1s109°28′1090°28′BF3分子的形成——sp2雜化B：1s22s22p1沒有3個單電子2s2p激發(fā)2s2psp2雜化sp22p120°F：2s22p52s2p120°FFFBBe：2s22s2p激發(fā)2s2psp雜化sp2pCl：3s23p53s3pBeCl2分子的形成——sp雜化180°180°spppsp180°ClClBe原子軌道的雜化過程用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間結(jié)構(gòu)。N原子的價電子排布式為2s22p3，在形成NH3分子的過程中，N原子的1個2s軌道和3個2p軌道經(jīng)雜化后形成4個sp3雜化軌道，其中3個雜化軌道中各有1個未成對電子，分別與H原子的1s軌道形成共價鍵，另1個雜化軌道中是成對電子，未與H原子形成共價鍵，4個sp3雜化軌道在空間構(gòu)成正四面體形；NH3分子中，由于N原子上的孤電子對的排斥作用，使3個N—H鍵的鍵角變小，成為三角錐形的空間結(jié)構(gòu)。用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間結(jié)構(gòu)。O原子的價電子排布式為2s22p4，在形成H2O分子的過程中，O原子的1個2s軌道和3個2p軌道經(jīng)雜化后形成4個sp3雜化軌道，其中2個雜化軌道中各有1個未成對電子，分別與H原子的1s軌道形成共價鍵，另2個雜化軌道中是成對電子，未與H原子形成共價鍵；4個sp3雜化軌道在空間構(gòu)成正四面體形，但由于2對孤電子對的排斥作用，使2個O—H鍵的鍵角變得更小，使H2O分子成為V形的空間結(jié)構(gòu)。CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都是sp3，鍵角為什么依次減小?從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小時有什么方法?CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子上的孤電子對數(shù)依次為0、1、2。由于孤電子對對共用電子對的排斥作用使鍵角變小，孤電子對數(shù)越多排斥作用越大，鍵角越小。

比較鍵角時，先看中心原子雜化類型，雜化類型不同時：鍵角一般按sp、sp2、sp3順序依次減??；雜化類型相同時，中心原子孤電子對數(shù)越多，鍵角越小。雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化類型spsp2sp3軌道組成軌道夾角雜化軌道示意圖實例分子的空間結(jié)構(gòu)1個ns和1個np1個ns和2個np1個ns和3個np180°120°109°28′BeCl2BeF3CH4直線形平面三角形正四面體形中心原子雜化類型的判斷1.根據(jù)雜化軌道數(shù)判斷雜化軌道數(shù)＝價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)，再由雜化軌道數(shù)確定雜化類型。雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2sp3代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型VSEPR模型名稱分子的空間結(jié)構(gòu)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O0+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形直線形平面三角形正四面體形平面三角形四面體形四面體形2.根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。3.根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。A的價電子對數(shù)234A的雜化軌道數(shù)雜化類型A的價層電子空間結(jié)構(gòu)A的雜化軌道空間結(jié)構(gòu)ABm型分子或離子空間結(jié)構(gòu)234spsp2sp3直線型平面三角形正四面體形平面三角形或V形正四面體形、三角錐形、V形直線型平面三角形正四面體形直線型對于ABm型分子或離子，其中心原子A的雜化軌道數(shù)恰好與A的價電子對數(shù)相等物質(zhì)價層電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對空間構(gòu)型軌道夾角分子空間構(gòu)型鍵角BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl32234spspsp2sp3直線形直線形平面三角形正四面體直線形直線形平面三角形正四面體V形三角錐形180°180°120°109°28′180°180°120°109°28′109°28′105°107°107°原子軌道雜化雜化軌道在外界條件影響下，中心原子能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合