2.2.3杂化轨道理论简介-【名课堂精选】2022-2023学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修2）

第二节 分子的空间结构 第二章 分子结构和性质 第三课时 杂化轨道理论简介 引课视频——杂化轨道理论 学习目标 1、了解杂化轨道理论的要点和类型(sp3、sp、sp)， 2、能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离子的空间结构。 问题与讨论1：根据基态原子的价层电子轨道表示式，解释为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ 价层电子轨道表示式（电子排布图） C H 1s 解决方案：碳原子的一个2s电子受外界影响跃迁到2p的空轨道上，使碳原子价层有四个单电子，因此碳原子与氢原子结合生成CH4 1s 激发 1s 1s 1s 1s 问题与讨论2：CH4分子为什么能形成正四面体结构？ 按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C-H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，杂化轨道理论是一种价健理论模型。 甲烷分子中C原子的1个2s轨道与3个2p轨道形成4个相同的sp3杂化轨道，夹角109°28′分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-Hs-sp3σ键，呈正四面体形。 解决方案： sp3杂化轨道 四、杂化轨道理论简介 价层电子 空轨道 激发 杂化轨道 轨道重新组合 成对电子中的一个 与激发电子临近 能量相近、类型不同的原子 吸收能量 轨道总数目不变，角度和形状发生变化，成键时释放能量较多，轨道重叠程度更大，生成的分子更稳定 对杂化过程的理解 1、概念： 原子轨道杂化 杂化轨道 在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。 2、杂化的条件： (1)只有在形成化学键时才能杂化 (2)只有能量相近的轨道间才能杂化 （同一能级组或相近能级） x y z x y z x y z x y z 109°28′ 3、杂化轨道的类型 ①sp3杂化 sp3杂化轨道特征： ①1个ns 轨道与3个np 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。 ②每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分。 ③每两个轨道间的夹角为109º28′，空间构型为正四面体形。 问题与讨论3：如何用杂化轨道理论解释NH3和H2O的空间结构呢？ 注：杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 NH3分子中氮原子的4个sp3杂化轨道1个被孤电子对占据，3个与氢原子的1s轨道重叠，形成3个C-Hs-sp3σ键。 H2O分子中氧原子的4个sp3杂化轨道2个被孤电子对占据，2个与氢原子的1s轨道重叠，形成2个C-Hs-sp3σ键。 VSEPR模型四面体形 中心原子采用sp3杂化。如SO42-、NH4+等） 结论： 2s 2p sp3不等性杂化 sp3 N NH3 H2O sp3不等性杂化 sp3 2p 2s O ②sp2杂化 x y z x y z x y z x y z 120° ②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。 sp2杂化轨道特征： ①1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。 ③每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。 ④ 3个sp2杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的p轨道用于形成π键。 问题与讨论4：如何用杂化轨道理论解释CH2=CH2和BF3的空间结构呢？ ↑ ↑ ↑ ↓ 2s 2p ↑ ↑ ↑ ↑ sp2 sp2杂化 CH2=CH2分子中碳原子的3个sp2杂化轨道有一个相互重叠形成sp2-sp2σ键，另外2个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个s-sp2σ键，未参与杂化的2P轨道相互重叠形成π键。 ↑ ↑ ↓ 2s 2p ↑ ↑ ↑ sp2 sp2杂化 120° BF3分子中硼原子的3个sp2杂化轨道与氟原子p轨道重叠形成三个p-sp2σ键 VSEPR模型平面三角形 中心原子采用sp2杂化（CO32-、SO2等） 结论： CH2=CH2 BF3 B C ③sp杂化 x y z x y z z x y z x y z 180° ②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。 ①1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。 sp杂化轨道特征： ③两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。 ④ 2个sp杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的2个p轨道用于形成2个π键。 问题与讨论5：如何用杂化轨道理论解释CH≡CH和BeCl2的空