2.2.1杂化轨道理论简介 课件 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 分子的空间构型 第2课时 杂化轨道理论简介 第二章 分子的结构与性质 H-Cl的s-p σ键形成 H Cl H－Cl s-p σ键 1s ↑ 1s 2s 2p 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 知识回顾 1s H 1s 2s 2p C 写出碳原子的电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ 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。 鲍林提出了杂化轨道理论 2s 2p C价层 C：2s22p2 　 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。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。 电子激发 杂化轨道 sp3杂化 任务一 杂化理论 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个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型? 四面体 外界条件下，能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。 1.概念 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 任务一 杂化理论-概念 杂化前后原子轨道在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小 任务一 杂化理论-类型 (1)杂化前后轨道数不变 (2)杂化过程中轨道的形状发生变化 (3)杂化后形成的化学键更稳定 (4)杂化后的新轨道能量、形状都相同 (5)杂化后的轨道之间尽可能远离。 (6)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对 1.sp3杂化 sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道。 每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分，每个轨道性质和能量均相同，每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形。如CH4，CCl4。 任务二 杂化理论-类型 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 价层电子对互斥模型 H2O和NH3的VSEPR模型与CH4一样，四面体形 H2O和NH3的中心原子也采取sp3的杂化 2个杂化轨道被σ电子对占据 2个杂化轨道被孤电子对占据 3个杂化轨道被σ电子对占据 1个杂化轨道被孤电子对占据 杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道 融会贯通 B： 1s22s22p1 120° F F F B BF3分子的形成 任务二 杂化理论-类型 没有3个单电子 电子激发 杂化轨道 sp2杂化 2.sp2杂化 2.sp2杂化 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，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，呈平面三角形 互成120º，如SO2 ， BF3。 sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化， 形成3个sp2 杂化轨道 任务二 杂化理论-类型 x y z x y z z x y z x y z 120° s p p p sp2 任务二 杂化理论-类型 2.sp2杂化 未参与杂化的p轨道可用于形成π键 CH2=CH2 思考：C2H4中碳原子的杂化方式 C 2s 基态原子： H 1s 激发态原子： C 2p 2s 杂化后： 2p C 2p sp2 剩余的p轨道用于形成π键 Be：1s22s2 180° Cl Cl Be BeCl2分子的形成 3.sp杂化 任务二 杂化理论-类型 没有单个电子 sp p p sp 电子激发 杂化轨道 sp杂化 · · · · 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 轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。如 CO2 BeCl2。 sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化， 形成2个sp杂化轨道。 3.sp杂化 任务二 杂化理论-类型 x y z x y z z x y z x y z 180° s p p p sp 3.sp杂化 任务二 杂化理论-类型 CH CH 未参与杂化的p轨道可用于形成π键 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 轨道夹角 杂化轨道示意图 实例 分子的空间结构 1个ns和1个np 1个ns和2个np 1个ns和3个np 180° 120° 109°28′ BeCl2 BeF3 CH4 直线形 平面