2.2.4 杂化轨道理论简介 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章第二节第4课时 《杂化轨道理论简介》 人教版 选择性必修2 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 ？ 电子跃迁 电子跃迁 2s 2p 基态碳原子 激发态 能量相近的原子轨道 2s 2p 杂化轨道理论 甲烷的4个C—H单键都是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 为解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，用于解释分子的空间结构 2s 2px 2py 2pz X 杂化轨道理论 混杂 - CH4分子中心原子杂化轨道的形成过程 混杂前后轨道总数不变 杂化轨道能量相同、 方向不同 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量相同的但方向不同的轨道。我们把这种轨道称为 sp3杂化轨道 电子跃迁 2s 2p 基态碳原子 激发态 能量相近的原子轨道 2s 2p sp3 杂化轨道 sp3杂化轨道特点：形状为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道，每两个轨道间的夹角为 ，空间构型为 。 思考：为了使4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应成什么空间构型? 杂化轨道理论 —sp3杂化 正四面体形 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道 109°28′ 正四面体形 杂化轨道理论 重叠成键 碳原子sp3 杂化轨道 1s 1s 1s 1s 4个C-H σ键 基态氢原子 - CH4分子中心原子杂化轨道的形成过程 1s 1s 1s 1s 1s C sp3 ↑ ↑ ↑ ↑ 2p ↑ ↑ ↑ 2s ↓ ↑ 能量 混杂 激发态 杂化轨道 基态 杂化轨道理论 1．概念 中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。 杂化轨道 2．杂化条件 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 要点： ①参与杂化的原子轨道能量相近。 同一能级组或相近能级组的轨道 ②杂化前后原子轨道数目不变。 参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目 杂化类型的判断方法： 杂化轨道类型判断 价层电子对数 = σ键电子对数 + 中心原子上的孤电子对数 3．杂化类型及分子构型 （1）SP3杂化 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ ①1个s轨道与3个p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s轨道和p轨道的成分。 ③每两个轨道间的夹角为109.28º,空间构型为正四面体形。 2s22p3 sp3杂化轨道用于 或用来 。 用杂化轨道理论解释NH3的空间结构 N的价层电子排布： 2s 2p 基态氮原子 混杂 sp3杂化轨道 形成σ键 容纳未参与成键的孤电子对 NH3的形成：3个H原子分别以3个s轨道与N原子上的3个sp3杂化轨道相互重叠后，形成了3个能量和键角都完全相同的 键，从而构成一个 分子。 s-sp3σ 三角锥形 2s22p4 H2O的形成：2个H原子分别以2个s轨道与O原子上的2个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了2个能量和键角都完全相同的 键，从而构成一个 分子。 用杂化轨道理论解释H2O的空间结构 O的价层电子排布： 2s 2p 基态氧原子 混杂 sp3杂化轨道 s-sp3σ V形 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。 B的价层电子排布： - BF3分子中心原子杂化轨道的形成过程Sp2 杂化 杂化轨道理论 电子跃迁 混杂 2s 2p 基态硼原子 2s 2p 激发态 sp2 杂化轨道 2p 120° 2s