2.2.2《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

杂 化 轨 道 理 论 请写出氢原子、碳原子的轨道表示式 ↑ 1s H ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p C x y z H x y z C 画出其价层电子的电子云轮廓图 x y z 甲烷结构 按照我们学习过的价键理论，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。 一、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。 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠 1. 概念 2. 要点 ①轨道杂化后原子轨道数不变； ②杂化后的新轨道能量、形状都相同； ③只有中心原子里能量相近的原子轨道才能发生轨道杂化； ④杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对，不形成π键； ⑤未参与杂化的p轨道，可用于形成π键； 一、杂化轨道理论 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 1. sp3杂化轨道 —— CH4 分子的形成 sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道杂化而得。 sp3杂化轨道的夹角为109°28′，呈空间正四面体形 (如CH4、CF4、CCl4)。 二、杂化轨道的类型 x y z x y z z x y z x y z 120° sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道杂化而得。 sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF3) sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子碳碳双键的形成。 2. sp2杂化轨道 —— BF3分子的形成 二、杂化轨道的类型 B 原子基态电子排布轨道表示式 2. sp2杂化轨道 —— BF3分子的形成 二、杂化轨道的类型 3. sp杂化轨道 —— BeCl2分子的形成 x y z x y z z x y z x y z 180° sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而得。sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如BeCl2)。杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl2分子。 sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C≡C键的形成。 二、杂化轨道的类型 Be 原子基态电子排布轨道表示式 3. sp杂化轨道 —— BeCl2分子的形成 二、杂化轨道的类型 三、杂化轨道与分子空间构型 1. 杂化轨道用于形成 σ 键或用来容纳未参与成键的孤电子对 2. 当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道彼此远离，形成的分子为对称结构 3. 当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥，形成的分子的空间结构也发生变化。 杂化轨道与分子的空间结构的关系 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 轨道夹角 杂化轨道示意图 实例 分子的空间结构 1个ns和1个np 1个ns和2个np 1个ns和3个np 180° 120° 109°28′ BeCl2 BeF3 CH4 直线形 平面三角形 正四面体 三、杂化轨道与分子空间构型 应用VSEPR模型和杂化轨道理论预测和解释分子的空间结构 原子总数 分子 中心原子的孤电子对数 价层电子对数 杂化轨道的类型 分子的空间结构 3 CO2 （4-2×2）÷2=0 0+2=2 sp杂化 直线 SO2 （6-2×2）÷2=1 1+2=3 sp2杂化 V形 HCN （4-1×1-1×3）÷2=0 0+2=2 sp杂化 直线形 4 CH2O （4-2×1-1×2）÷2=0 0+3=3 sp2杂化 平面直线形 H3O+ （6-1-3×1）÷2=1 1+3=4 sp3杂化 三角锥形 5 SO42－ （6+2-4×2）÷2=0 0+4=4 sp3杂化 正四面体形 CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？ CH4、NH3、H2O中心原子上的孤电子对数依次为0个、1个、2个。 价层电子对斥力大小：孤电子对＞成键电子对；孤电子对越多，键角越小 从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？ 杂化类型不同时，键角：sp＞sp2＞ sp3 杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小 判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法： 主族元素： 中心原子的杂化轨道数 = 价层电子数 = σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+ 孤电子对数 规律： 当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型