2.2.3.分子的空间结构课件2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

第3课时 分子的空间结构 第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 温故知新 价层电子对互斥模型预测CH4空间结构为正四面体形，且实验测得甲烷分子中的4个C-H键键长相同，H-C-H的键角为109°28′。 依据价键理论，C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，用它们与4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。 至此出现了两个矛盾的事实，那怎样解释甲烷分子的空间结构为正四面体呢？ 四、杂化轨道理论 鲍林为了解决分子空间结构与价键理论的矛盾，提出了杂化轨道理论。 它的要点是： 原子间结合形成分子时，中心原子的若干价层电子轨道会发生混杂，在混杂时保持轨道总数不变，但是得到了等量的方向不同的轨道。这些轨道用于形成σ键或放孤对电子。 分子最终的空间结构与杂化的方式有关，下面我们通过典型的例子进一步探讨该理论。 1.杂化轨道理论的提出与要点 四、杂化轨道理论 当C与4个H形成CH4时，C的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂后得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。 杂化轨道符号sp3表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。 当C跟4个H结合时，C以4个sp3杂化轨道分别与4个H的1s轨道重叠，形成4个C-H σ键，因此呈正四面体形的空间结构。 2. sp3杂化 四、杂化轨道理论 轨道杂化过程示意图 四、杂化轨道理论 C的sp3杂化轨道与H的1s轨道重叠成σ键示意图 四、杂化轨道理论 （1）N的价层电子排布为2s22p3，3个2p轨道可与3个H的1s轨道重叠形成3个N-H σ键。由于3个2p轨道相互垂直，那NH3中的H-N-H键角应约为90°。但实验测得H-N-H键角为107°。怎样用杂化轨道理论解释NH3的空间结构？ 【思考讨论】 四、杂化轨道理论 【思考讨论】 在形成NH3时，N的1个2s轨道和3个2p轨道发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，它们在空间的分布呈正四面体形。其中3个sp3杂化轨道与3个H的1s轨道重叠形成3个N-H σ键；另一个sp3杂化轨道中已有两个电子，不能再与H的1s轨道重叠。 由于NH3中存在在孤对电子，它对成键电子对的排斥作用较强，所以NH3呈三角锥，键角为107°。 四、杂化轨道理论 （2）请你类比CH4和NH3的例子，用杂化轨道理论解释H2O的空间结构。 【思考讨论】 在形成H2O时，O的1个2s轨道和3个2p轨道发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，它们在空间的分布呈正四面体形。其中2个sp3杂化轨道与2个H的1s轨道重叠形成2个O-H σ键；另两个sp3杂化轨道中已各有两个电子，不能再与H的1s轨道重叠。 由于H2O中存在在2对孤对电子，它们对成键电子对的排斥作用较强，所以H2O呈V形，键角为105°。 四、杂化轨道理论 除sp3杂化外，还有sp2杂化轨道和sp杂化轨道。 sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。sp2杂化轨道得到三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。 sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得。sp杂化轨道得到两个夹角为180°的直线形杂化轨道。 在这两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键， 而杂化轨道则用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 四、杂化轨道理论 下面我们以BF3为例介绍sp2杂化 当B与3个F形成BF3时，B的2s轨道和2个2p轨道会发生混杂，混杂后得到3个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向平面三角形的3个顶角，夹角120°。 当B跟3个F结合时，B以3个sp2杂化轨道分别与3个F的2p轨道重叠，形成3个B-F σ键，因此呈平面三角形的空间结构。 3. sp2杂化 四、杂化轨道理论 轨道杂化过程示意图 四、杂化轨道理论 B的sp2杂化轨道与F的2p轨道重叠成σ键示意图 四、杂化轨道理论 下面我们以BeCl2为例介绍sp杂化 当Be与2个Cl形成BeCl2时，Be的2s轨道和1个2p轨道会发生混杂，混杂后得到2个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向直线段的2个顶点，夹角180°。 当Be跟2个Cl结合时，Be以2个sp杂化轨道分别与2个Cl的3p轨道重叠，形成2个Be-Cl σ键，因此呈直线形的空间结构。 4. sp杂化 四、杂化轨道理论 轨道杂化过程示意图 四、杂化轨道理论 Be的sp杂化轨道与Cl的3p轨道重叠成σ键示意图 四、杂化轨道理论 （3）通过上面CH4、NH3、H2O、BF3、BeCl2的例子，你认为杂化轨道理论与VSEPR模型之间有何联系，概括归纳你的发现。 【思考讨论】 杂化轨道理论中，通过杂化形成的杂化轨道用于形成σ键和放孤对电子。 在VSEPR模型中，确定VSEPR模型