2.2.3杂化轨道理论（课件） 2023-2024学年高二化学人教版（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 第三课时 杂化轨道理论简介 1 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 ？ C原子 电子排布图 （轨道表示式） 1s2 2s2 2p2 H 电子排布图 1s1 思考与讨论 2 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 C C 如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 3 sp3 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。 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? 4 　 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-SP3σ键，从而构成一个正四面体形的分子。 109°28’ 5 四、杂化理论简介 1.概念：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。 2.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； 杂化改变了原子轨道的形状方向，成键时更有利于轨道间的重叠。 6 （3）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。 7 3.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 4.杂化轨道的特征 (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 8 原子轨道杂化与杂化轨道 9 对杂化过程的理解 10 sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180° 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 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。 5.杂化类型及分子的空间构型 11 sp杂化 中心原子的1个_____轨道和1个____轨道杂化得到夹角为_________的_________杂化轨道。 s p p p sp p p sp sp p p s p 180° 直线形 12 13 180° Cl Cl Be 例如： Sp 杂化 —— BeCl2分子的形成 Be原子：1s22s2 没有单个电子， sp sp杂化 Cl Cl sp px px 14 练习1：分析C2H2的杂化方式 C 2p2 2s2 基态原子： H 1s1 激发态原子： C 2p3 2s1 杂化后： 15 sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120° 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 轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形 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。 16 SP2杂化 中心原子的1个_____轨道和2个____轨道杂化得到夹角为_________的_________杂化轨道。 s p 120° 平面三角形 s p p p sp2 p 17 点拨：sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 18 120° F F F B 例如： Sp2 杂化 —— BF3分子的形成 B： 1s22s22p1 没有3个单电子 sp2 sp2杂化 19 练习2：分析C2H4的杂化方式 C 2s2 基态原子： H 1s1 激发态原子： C 2p3 2s1 杂化后： H H H H 2p2 20 练习3：请结合价键理论分析BH3的分子结构 B H 2p1 2s2 1s1 基态原子： 激发态原子： B 2p2 2s1 杂化后： H H H 21 sp3杂化轨道的形成过程 x y z x