分子的立體結(jié)構(gòu)雜化軌道理論

第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu)雜化軌道理論思考

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？

碳原子的一個2S電子受外界影響躍遷到2P空軌道上，使碳原子具有四個單電子，因此碳原子與氫原子結(jié)合生成CH4?！?s2s2p↑↓↑↑↑1s2s2p↑2雜化的是（）每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是（）為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。在形成BeCl2分子的過程中，Be原子的1個2s電子被激發(fā)到2p空軌道，價層電子排布變?yōu)闉?s12px1。在形成BF3分子的過程中，B原子的2s軌道上的1個電子被激發(fā)到2p空軌道，價層電子排布為2s12px12py1，1個2s軌道和2個2p軌道進行sp2雜化，形成夾角均為1200的3個完全等同的SP2雜化軌道。故BF3分子的空間構(gòu)型是平面正三角形。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構(gòu)成。通過看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判斷中心原子的雜化類型。已知：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。H2S_____________，_______________如果全部是單鍵，則形成SP3雜化。CO2___________，______________3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是（）

為了解釋像甲烷等分子的立體結(jié)構(gòu)，鮑林提出了雜化軌道理論。

如果C原子就以1個2S軌道和3個2P軌道上的單電子，分別與四個Ｈ原子的1S軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個共價鍵能否完全相同？這與CH4分子的實際情況是否吻合？思考

看看雜化軌道理論的解釋：

由1個s軌道和3個p軌道混雜并重新組合成4個能量與形狀完全相同的軌道。我們把這種軌道稱之為

sp3雜化軌道。

為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。

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)成一個正四面體構(gòu)型的分子。

109°28’1、

基本要點：在形成分子時，由于原子的相互影響，若干不同類型能量相近的原子軌道混合起來，重新組合成一組新軌道。這種軌道重新組合的過程叫做雜化，所形成的新軌道就稱為雜化軌道。三、雜化軌道理論

主族元素的

ns、np軌道強調(diào)：雜化前后軌道數(shù)目不變。如：1個s，1個p形成2個完全相同的sp雜化軌道,1個s，2個p形成3個完全相同的sp2雜化軌道,1個s，3個p形成4個完全相同的sp3雜化軌道,雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。即雜化軌道數(shù)=參與雜化的軌道數(shù)目sp3

雜化原子形成分子時，同一個原子中能量相近的一個

ns

軌道與三個np

軌道進行混合組成四個新的原子軌道稱為sp3雜化軌道。sp3雜化軌道特點：四個sp3軌道在空間均勻分布，軌道間夾角109°28′2、雜化軌道類型：每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。實驗測定：BeCl2分子中有2個完全等同的Be-Cl鍵，鍵角為1800，分子的空間構(gòu)型為直線形。1個s，3個p形成4個完全相同的sp3雜化軌道,通過看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判斷中心原子的雜化類型。3、判斷分子或離子中心原子的雜化類型的一般方法：這2個含有單電子的2s軌道和2px軌道進行sp雜化，組成夾角為1800的2個能量相同的sp雜化軌道，其形成過程可表示為：雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。sp2雜化軌道特點：3個sp2雜化軌道在一個平面內(nèi)均勻分布，軌道間夾角120°所以，在乙烯分子中雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構(gòu)成。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構(gòu)成。如果有1個雙鍵則其中必有1個π鍵，用去1個P軌道，形成的是SP2雜化；為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。BF3是平面三角形構(gòu)型，分子中鍵角均為120o；每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。

BF3是平面三角形構(gòu)型，分子中鍵角均為120o；氣態(tài)BeCl2是直線型分子構(gòu)型，分子中鍵角為180o

。試用雜化軌道理論加以說明。思考BF3分子的空間構(gòu)型

BF3分子的中心原子是B，其價層電子排布為2s22px1

。在形成BF3分子的過程中，B原子的2s軌道上的1個電子被激發(fā)到2p空軌道，價層電子排布為2s12px12py1

，1個2s軌道和2個2p軌道進行sp2雜化，形成夾角均為1200的3個完全等同的SP2雜化軌道。其形成過程可表示為：理論分析:B原子的三個SP2雜化軌道分別與3個F原子含有單電子的2p軌道重疊，形成3個sp2-p的σ鍵。故BF3

分子的空間構(gòu)型是平面正三角形。實驗測定:BF3分子中有3個完全等同的B-F鍵，鍵角為1200

，分子的空間構(gòu)型為平面正三角形。

sp2雜化軌道特點：3個sp2雜化軌道在一個平面內(nèi)均勻分布，軌道間夾角120°空間構(gòu)型：平面三角形sp2雜化BeCl2分子的形成和空間構(gòu)型

Be原子的價層電子排布為2s2

。在形成BeCl2

分子的過程中，Be原子的1個2s電子被激發(fā)到2p空軌道，價層電子排布變?yōu)闉?s12px1

。這2個含有單電子的2s軌道和2px軌道進行sp雜化，組成夾角為1800

的2個能量相同的sp雜化軌道，其形成過程可表示為：理論分析：Be原子上的兩個SP雜化軌道分別與2個Cl原子中含有單電子的3p軌道重疊，形成2個sp-p的σ鍵，所以BeCl2分子的空間構(gòu)型為直線形。實驗測定：BeCl2分子中有2個完全等同的Be-Cl鍵，鍵角為1800

，分子的空間構(gòu)型為直線形。sp雜化

sp雜化軌道特點：2個sp雜化軌道在一條直線上，軌道間夾角180°空間構(gòu)型：直線形注：（1）雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤對電子；（2）未參與雜化的P軌道，可用于形成∏鍵思考題：根據(jù)以下事實總結(jié)：如何判斷一個化合物的中心原子的雜化類型？3、判斷分子或離子中心原子的雜化類型的一般方法：（1）.對于主族元素來說，中心原子的雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（中心原子結(jié)合的電子數(shù)）+孤電子對數(shù)規(guī)律：當(dāng)中心原子的價層電子對數(shù)為4時，其雜化類型為SP3雜化，當(dāng)中心原子的價層電子對數(shù)為3時，其雜化類型為SP2雜化，當(dāng)中心原子的價層電子對數(shù)為2時，其雜化類型為SP雜化。已知：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對★雜化軌道數(shù)0+2=2SP直線形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3

正四面體1+2=3SP2V形1+3=4SP3

三角錐形2+2=4SP3V形代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結(jié)合上述信息完成下表：中心原子孤對電子對數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況交流討論

C原子在形成乙烯分子時，碳原子的2s軌道與2個2p軌道發(fā)生雜化，形成3個sp2雜化軌道，伸向平面正三角形的三個頂點。每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構(gòu)成。

C原子在形成乙炔分子時發(fā)生sp雜化，兩個碳原子以sp雜化軌道與氫原子的1s軌道結(jié)合形成σ鍵。各自剩余的1個sp雜化軌道相互形成1個σ鍵，兩個碳原子的未雜化2p軌道分別在Y軸和Z軸方向重疊形成π鍵。所以乙炔分子中碳原子間以叁鍵相結(jié)合。（2）.通過看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判斷中心原子的雜化類型。規(guī)律：如果有1個三鍵或兩個雙鍵，則其中有2個π鍵，用去2個P軌道，形成的是SP雜化；如果有1個雙鍵則其中必有1個π鍵，用去1個P軌道，形成的是SP2雜化；如果全部是單鍵，則形成SP3雜化。2直線形sp直線形2直線形sp直線形2直線形sp直線形2直線形sp直線形3平面三角形sp2平面三角形3平面結(jié)構(gòu)sp2

平面結(jié)構(gòu)3平面三角形sp2平面三角形3V形平面三角形sp24正四面體sp3正四面體4四面體sp3三角錐形4四面體sp3V形4正四面體sp3正四面體4四面體sp3三角錐形3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是（）CO2___________，______________CO32-__________；用Pauling的雜化軌道理論解釋甲烷分子的四面體結(jié)構(gòu)，下列說法不正確的是（）已知：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對H2S_____________，_______________為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。2與CO2說法正確的是（）雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。C原子在形成乙烯分子時，碳原子的2s軌道與2個2p軌道發(fā)生雜化，形成3個sp2雜化軌道，伸向平面正三角形的三個頂點。對于主族元素來說，中心原子的雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)（中心原子結(jié)合的電子數(shù)）+孤電子對數(shù)如果C原子就以1個2S軌道和3個2P軌道上的單電子，分別與四個Ｈ原子的1S軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個共價鍵能否完全相同？這與CH4分子的實際情況是否吻合？規(guī)律：當(dāng)中心原子的價層電子對數(shù)為4時，其雜化類型為SP3雜化，當(dāng)中心原子的價層電子對數(shù)為3時，其雜化類型為SP2雜化，當(dāng)中心原子的價層電子對數(shù)為2時，其雜化類型為SP雜化。故BF3分子的空間構(gòu)型是平面正三角形。小結(jié):222210301304直線形直線形CO2、BeCl2平面三角形V形SO2四面體三角錐形V形H2O、H2S平面三角形平面三角形BF3、SO3、CO32-、NO3-

四面體NH3、H3O+正四面體正四面體CH4、NH4+、SO42-spsp2sp3sp2sp3sp32雜化的是（）34

32O2.下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是（）2與SO24與NH3

2與BF32H2與C2H4CB3.先推斷雜化軌道類型，并寫出下列分子或離子的幾何構(gòu)型：CO2___________，______________CO32-__________；_____________H2S_____________，_______________PH3____________。_______________sp直線形sp2平面三角形sp3V形sp3三角錐形3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是（）2雜化軌道的夾角最大3雜化軌道的夾角最大3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等A2與CO2說法正確的是（）2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)D7.有關(guān)乙炔分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是（）A．兩個碳原子采用sp雜化方式B．兩個碳原子采用sp2雜化方式C．每個碳原子都有兩個未雜化的2p軌道形成π鍵D．兩個碳原子形