内容正文:
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第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第3课时
杂化轨道理论简介
H+
1
1、结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型(sp3、sp2、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。
学习目标
2
1
本节重点
本节难点
用杂化轨道理论解释分子的空间结构
用杂化轨道理论解释含有孤电子对的分子的空间结构
知识导航
我们已经知道,甲烷分子的空间结构呈____________,它的4个C-H的键长______,H-C-H的键角皆为_________。
按照价键理论,甲烷的4个C-H单键都应该是_______键。
109°28′
怎样解释甲烷分子呈正四面体结构呢?为什么键长相同,键角相等?
正四面体形
相同
109°28′
σ
课前引入
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杂化轨道理论
莱纳斯·卡尔·鲍林
在外界条件影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。
重新组合后的新的原子轨道,叫做杂化原子轨道,简称杂化轨道。
为了解释分子的空间结构,1931年鲍林提出了杂化轨道理论。
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C原子
2s22p2
H原子
↑
s
1s1
2个C-H相互垂直
键角为90°
sp3杂化
一、杂化轨道理论
跃迁
↑
s
4个C-H,键角为109°28′
↑↓
s
p
p
p
↑
↑
基态
↑
s
p
p
p
↑
↑
↑
激发态
sp3
↑
↑
↑
↑
杂化轨道
形成σ键
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s
1、sp3杂化
109°28′
sp3杂化
一、杂化轨道理论
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H原子
↑
s
1s1
3个N-H相互垂直
键角为90°
↑
s
3个N-H,键角为107°
N原子
↑↓
s
p
p
p
↑
↑
↑
2s22p3
基态
sp3
↑↓
↑
↑
↑
杂化轨道
例1、怎么用杂化轨道理论解释NH3的空间结构呢?
孤电子对
sp3杂化
形成σ键
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H原子
↑
s
1s1
2个O-H相互垂直
键角为90°
sp3杂化
↑
s
2个O-H,键角为105°
O原子
↑↓
s
p
p
p
↑↓
↑
↑
2s22p4
基态
sp3
↑↓
↑↓
↑
↑
杂化轨道
例2、怎么用杂化轨道理论解释H2O的空间结构呢?
孤电子对
形成σ键
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例3、请同学们分析BF3的中心原子杂化方式。
1个B-F
3个B-F,键角为120°
B原子
↑↓
s
p
p
p
↑
2s22p1
基态
形成σ键
sp2杂化
sp2
↑
↑
↑
杂化轨道
p
F原子
2s22p5
↑↓
s
p
p
p
↑↓
↑↓
↑
↑↓
s
p
p
p
↑↓
↑↓
↑
未杂化轨道
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s
sp2杂化
120°
120°
120°
2、sp2杂化
一、杂化轨道理论
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例4、请同学们分析BeCl2的中心原子杂化方式。
不能形成Be-Cl
2个Be-Cl,键角为180°
Be原子
↑↓
s
p
p
p
2s2
基态
sp
↑
↑
杂化轨道
形成σ键
sp杂化
Cl原子
3s23p5
↑↓
s
p
p
p
↑↓
↑↓
↑
↑↓
s
p
p
p
↑↓
↑↓
↑
p
p
未杂化轨道
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180℃
s
sp杂化
3、sp杂化
一、杂化轨道理论
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思考与讨论
请同学们分析sp杂化(sp3杂化、 sp2杂化、 sp杂化)中原子轨道杂化前后的变与不变,并归纳整理。
s
p
p
p
sp3
能量、形状不同
伸展方向不同
成键结合力不同
排斥力大
能量、形状相同
伸展方向不同
成键结合力相同,且增强
排斥力最小
轨道数不变
在外界条件影响下,原子