2-2-3杂化轨道理论 课件 2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

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 温故知新 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_____，键角皆为_____。 按照价键理论，甲烷的4个C－H单键都应该是____。 σ键 正四面体形 相同 109°28′ 成键电子中，C、H原子提供的是哪个轨道上的电子？ C 价层电子轨道表示式 2s 2p H 价层电子轨道表示式 1s 按照价键理论应该形成CH2，为什么最终形成的是CH4呢？ 按照价键理论，c-H σ键应该是C的2个2p轨道分别和2个H的1s轨道重叠，应该形成CH2，为什么形成的是CH4，而不是CH2 ？ 形成共价键的键长也不同，不可能得到4个键长相同的C-H键， C 价层电子轨道表示式 2s 2p H 价层电子轨道表示式 1s 跃迁 x y z C原子的2s和2p轨道形状不同， 怎么解释CH4的正四面体结构呢？ 与H原子的1s轨道重叠， CH4有4个C-H，C的价层上应该有4个单电子才对，结合2p上有个空轨道，联想到可以让2s上的1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上。 莱纳斯·卡尔·鲍林 为解决这一矛盾， 1931年鲍林在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论，它实际上仍属于现代价键理论。 杂化轨道理论 在外界条件影响下，原子内部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叫做原子轨道的杂化。 重新组合后形成的一组新的原子轨道， 叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 试着用杂化轨道理论解释CH4的4个C-H键长相同，呈现正四面体结构 x y z 跃迁 C 基态 激发态 杂化 杂化轨道 sp3 　 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道，称为 sp3杂化轨道。 z sp3 sp3 sp3 sp3 109°28′ 杂化 H H H H 为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的夹角为109°28′。 轨道重叠 C H H H H 四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3 σ键，从而构成一个正四面体形的分子。 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 能量相近的原子轨道 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 只有在形成化学键时才会杂化！ 单独的原子不会发生杂化。 一、杂化的条件 常是同一能层或相近能级的原子轨道。 一、杂化的条件 1、只有在形成化学键时才能杂化！单独的原子不会发生杂化。 2、只有能量相近的轨道间才能杂化！常是同一能级或相近能级的原子轨道。 杂化：在外界条件影响下，原子内部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。 二、杂化的特点 4、杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对！ 未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 1、杂化前后轨道数目不变 2、杂化后轨道形状、方向发生改变，成键能力增强 3、杂化轨道之间要满足最小排斥、最大夹角原理 前面说到只要能量相近的原子轨道就可以发生杂化，如2s、2p，并不是只有单电子的轨道会发生杂化，因此杂化轨道还可以容纳孤电子对。 未参与杂化的p轨道可用于形成π键：例如sp2、sp杂化都有一个未杂化的p轨道用于形成π键，等会举例具体讲。 三、杂化的类型 1、sp3杂化 1个s轨道和3个p轨道杂化而得到4个sp杂化轨道 p p p s sp3杂化 x y z x y z z x y z x y z sp3 三、杂化的类型 1、sp3杂化 1个s轨道和3个p轨道杂化而得到4个sp3杂化轨道 p p p s sp3杂化 sp3 sp3 sp3 sp3 109°28′ sp3杂化轨道间的夹角是_____，空间结构为_________。 109°28′ 正四面体形 sp3 例如甲烷 三、杂化的类型 2、sp2杂化 1个s轨道和2个p轨道杂化而得到3个sp2杂化轨道 p p p s sp2杂化 x y z x y z z x y z x y z sp2 sp2 sp2 sp2杂化轨道间的夹角是_____，空间结构为_________。 120° 平面三角形 120° sp2 p x y z sp2 sp2 sp2 p sp2 sp2 sp2 sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如：乙烯分子碳碳双