2.3杂化轨道理论2023-2024学年高二上学期化学人教版（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 课时三杂化轨道理论 1.通过认识分子结构以及杂化轨道理 论，分析杂化类型与分子空间结构的 关系，培养宏观辨识与微观探析的核 心素养。 2.结合实例了解共价分子具有特定的 空间结构，并可运用杂化轨道理论进 行解释，培养证据推理与模型认知的 核心素养。 学 习 目标 1、根据价层电子互斥理论，预测CH₄ 的VSEPR模型及分子 构型 2、成键电子中，碳原子提供的是哪个轨道上的电子? 思考 讨论 个 个 料 2p 2s 3、 碳原子的2s、2p轨道电子云形状不同，形成共价键的 能量也不同，与氢原子的1s电子云重叠，不可能得到四 个键长相同的C-H 键，那么如何用价键理论解释CH₄ 的结 构呢? 思考 讨论 鲍林的价键理论——杂化轨道理论 第二步：把这四个能量接近的轨道糅合在一起并重新分配，形成数目 不变(4个)的、方向不同的、能量相同的轨道 该过程称为杂化 第一步：由于碳原子的价层电子2s、2p轨道能量接近，2s上的一个 2 p 个 个 甲烷的形成 电子跃迁到2p轨道上 sp³ 2s( 个 Z p 个 2S 个 个 个 个 个 个 由于该轨道是由1个1s 和3个2p轨道形成的， 所以新轨道名称为sp³杂化轨道，4个sp³杂化 轨道均为哑铃型， 一头大， 一头小，伸向四 面体的四个顶点，夹角109°28' >x S Px Py P₂ Sp 甲烷的形成 109.5° sp³ sp³ sp sp' sp³ 第三步：4个sp³杂化轨道再分别与4个H 原子的1s轨道“头碰头”重叠， 形成4个σ键，键角109°28',呈正四面体型 sp spis 1s 109.5° 1sp³ 甲烷的形成 杂化轨道理论 1931年由鲍林等人在价键理论的基础 上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现 代价键理论，但是它在成键能力、分子的 空间构型等方面丰富和发展了现代价键理 论。 杂化轨道理论 莱纳斯·卡尔·鲍林 (1901-1994) 杂化轨道的含义 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道 的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道， 简称杂化轨道。 杂化轨道理论四要点 能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道 数目不变 (变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加) 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等且杂化轨道的能量相同 杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，成键时根据最 大重叠原理，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。 杂化轨道理论 能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道 数目不变 (变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加) 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等且杂化轨道的能量相同 杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，成键时根据 最大重叠原理，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。 杂化轨道理论 杂化轨道的含义 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨 道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子 杂化轨道理论四要点 轨道，简称杂化轨道。 杂化轨道理论 杂化轨道的含义 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨 道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子 轨道，简称杂化轨道。 杂化轨道理论四要点 成键能力增强 杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。 排斥力最小 杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的 杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。 杂化轨道理论 回顾所学内容，判断下列语句正误 问题1 发生轨道杂化的原子一定是中心原子( 问题2 原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原 子是不可能发生杂化的(√) 问题3 只有能量相近的轨道才能杂化( 问题4 杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键( 问题5 杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未 参与杂化的p轨道可用于形成π键(√) 杂化轨道理论 杂化轨道的类型 sp³杂化轨道——正四面体形 sp²杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp³杂化轨道都含有1/4s 和_3/4p _的成分，sp³杂化轨道间的夹角为109°28' , 空间结构为正四面体形 sp³ Sp³杂