1.2 比较晶体与非晶体（杂化轨道理论）（课件）-《无机化学》同步教学（化学工业出版社）

杂化轨道理论 1 杂化轨道的概念 杂化轨道的形成规律 杂化轨道类型及分子几何构型 目 录 Contents 1 2 3 2 杂化轨道的概念 1 3 杂化轨道的概念 Part 1 首先以 CH4 为例讨论其分子的成键情况和分子几何构型。 为了从理论上解释多原子分子或离子的立体结构，Pauling 在量子力学的基础上提出杂化轨道理论。 C 的电子构型为 2s2 2p2，电子轨道图为 只有 2 个成单电子。 因此，CH4 形成的过程中， C 原子的电子要发生重排。 杂化轨道的概念 Part 1 （1）激发 C 原子的基态电子结构为 1s2 2s2 2px1 2py1 激发 2p 2s 2p 2s 杂化轨道的概念 Part 1 （2） 杂化 2p 2s 杂化 sp3 杂化轨道具有一定的形状和方向 杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道数目 杂化轨道的概念 Part 1 （3） 成键 CH4 形成的过程中， C 原子有激发的步骤，以得到 4 个单电子轨道，而这4个原子轨道并不维持原来的状态，而是发生 “杂化”，得到 4 个等同的轨道，再与氢原子的 1s 轨道成键。 杂化轨道的形成规律 2 8 杂化轨道的形成规律 Part 2 （1）原子轨道的杂化，只有在形成分子过程中才会发生，孤立的原子其轨道不可能发生杂化。 （4）原子轨道杂化后，其成键能力均强于未杂化的原子轨道的成键能力。不同类型的杂化轨道的成键能力不同，大致的顺序如下：sp<sp2<sp3<dsp2<sp3d<sp3d2 （3）在成键的实际过程中，激发和杂化是同时发生的。 （2）只有能量相近的轨道才能发生杂化。 01 02 04 03 杂化轨道类型及分子几何构型 3 10 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 根据组成杂化轨道的原子轨道的种类和数目的不同，可将杂化轨道分成以下类型： （1） sp 杂化 1 个 ns 轨道和 1 个 np 轨道组成，s 和 p 的成份各占 两个 sp 杂化轨道的空间伸展方向呈直线形，夹角 180 。 + s 轨道 + p 轨道 + sp 杂化轨道 11 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 （1） sp 杂化 如 BeCl2 分子的化学键 Be 的价电子构型为 2s2 2p0 2 条 sp 杂化轨道呈直线形分布，分别与 2 个 Cl 的 3p 轨道成键，故 BeCl2 分子为直线形。 激发 杂化 2s 2p sp 12 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 （2） sp2 杂化 sp2 杂化轨道是由 1 个 ns 轨道和 2 个 np 轨道组成的。 在 sp2 杂化轨道中，s 和 p 的成份分别占 和 。 1 3 2 3 sp2 杂化轨道的空间伸展方向呈平面三角形，夹角 120 ， 3 条 sp2 杂化轨道指向正三角形的三个顶点 。 13 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 （2） sp2 杂化 例如 BCl3 的成键，B 的价电子构型 2s22p1 3 个 sp2 杂化轨道呈平面三角形分布，分别与 3 个 Cl 的 3p 成  键。 2s 2p sp2 激发 杂化 14 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 （3） sp3 杂化 sp3 杂化轨道是由 1 个 ns 轨道和 3 个 np 轨道组成的。 在 sp3 杂化轨道中，s 和 p 的成份分别占 和 。 1 4 3 4 sp3 杂化轨道的空间伸展方向呈四面体型，夹角 109 28 ， 4 条 sp3 杂化轨道，指向正四面体的四个顶点。 15 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 （3） sp3 杂化 激发 杂化 4 个 sp3 杂化轨道呈正四面体分布，分别与 4 个 H 的 1s 成  键。 故 CH4 中没有未参与杂化的轨道，且无双键。 例如 CH4 的成键 C 的价电子构型 2s22p2 16 杂化轨道类型及分子几何构型 Part 3 （4）其他杂化类型及其构型 sp3d杂化 5 条杂化轨道， 指向三角双锥形的五个顶点。 三种夹角 90 ，120  和 180  sp3d2 杂化 6 条