2.2.2 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 原子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第二课时 杂化轨道理论 高二化学 新人教化学选择性必修2《物质结构与性质》 学习目标 教 学 重 点 教 学 难 点 1、运用杂化轨道理论解释分子的空间结构； 2、VSEPR模型与杂化轨道理论的关联。 运用杂化轨道理论解释含有孤电子对的分子的空间结构。 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。 具 体 目 标 通过价层电子对互斥模型，知道甲烷为正四面体结构，价键理论能否解释其结构呢？写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ 1s 2s 2p H原子 电子排布图 1s 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形的甲烷分子。 【温故知新】 如何解决上述矛盾？ —为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 C：1s22s22p2 1931年鲍林提出杂化轨道理论，杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。（能解释价层电子互斥理论不能解释的问题） 1.杂化轨道及其类型 四、杂化轨道理论 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会 发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到四个新的能量相同，方向不同 的轨道， 各指向正四面体的4个顶点，夹角为109°28′，称为sp3杂化轨道。 鲍林认为： 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 一、杂化的条件 同一能级组或相近能级组的轨道，对于非过渡元素，由于ns和np能级接近，往往采用“sp”杂化 原子轨道的杂化：原子形成分子的过程中，中心原子若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化 杂化轨道：所形成的新轨道就称为杂化轨道 1、概念 一.杂化理论轨道简介 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 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 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。 3.杂化类型 (1)参与杂化的各原子轨道能量要相近 (2)杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数 (3)杂化后原子轨道的伸展方向、形状发生变化。杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成牢固的化学键。遵循杂化轨道间斥力最小原理。 (4)杂化轨道用于形成分子的σ键和孤电子对 (π键是由未杂化的p轨道来形成的)。 4.要点 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 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。 sp3杂化轨道 含有 1/4 s轨道和 3/4 p轨道.两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形 (1) sp3杂化 5、杂化类型与分子的构型 sp3 杂化 —— CH4分子的形成 C：2s22p2没有4个成单电子 2s 2p C的基态 2s 2p 激发态 正四面