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

人教版 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 【教学目标】1.通过原子结构和价键理论的相关知识分析推出甲烷分子结构存在矛盾点，进而提出鲍林杂化轨道理论，激发学生的科学精神与社会责任；2.通过杂化轨道理论的学习；从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响，培养学生的科学探究与创新意识；3.通过对简单共价分子和离子的空间构型进行解释和预测，掌握AX型分子中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型培养学生证据推理与模型认知能力。 资料链接——甲烷的分子结构 分子式：CH4 空间构型：正四面体形 碳原子位于正四面体的中心； 4个氢原子完全相同，位于正四面体的4个顶点上； 4个C-H键的长度相同； 键角都为109°28'。 简单又不简单的分子：甲烷 3 问题来了： 矛盾①:碳原子有4个成单电子吗？ 矛盾②:碳原子的s、p轨道能量不同，碳原子的p轨道是相互垂直的，如何形成正四面体结构？ 如何解释这一矛盾？ 一、杂化轨道理论 1、杂化的概念 杂化：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道会重新组合形成新的原子轨道的过程。 莱纳斯·卡尔·鲍林 （1901年2月28日－1994年8月19日） 美国著名化学家，两获诺贝尔奖 （解释简单分子的空间结构） 杂化原子轨道：重新组合形成的新的原子轨道，简称杂化轨道。 ①中心原子的原子轨道只有在形成化学键时才杂化； ②只有能量相近的轨道才能杂化； 2、杂化的条件： ③杂化只发生在多原子分子(原子数>2)形成的过程中。 (双原子分子不考虑杂化过程) CH4： 2s 2p C的基态 2s 2p 激发态 能量相同，形状相同 激发 杂化 sp3杂化轨道 鲍林的解释： 思考： x y z s px x y z x y z py x y z pz 混合杂化，形成4个sp3杂化轨道 杂化轨道在一个方向上更集中，更有利于成键！ sp3杂化轨道的形状？ 思考：经杂化后形成的sp3杂化轨道相比于未杂化的s轨道和p轨道，成键能力发生了怎样的变化？更适合形成哪种共价键？ 为了与4个H 原子有效成键，碳原子在形成每个sp3杂化轨道时，形状会发生怎样的变化？ x y z s px x y z x y z py x y z pz + + + 109°28’ 混合杂化，形成4个sp3杂化轨道 4个sp3杂化轨道在空间的分布 1s 1s 1s 1s 形成4个s-sp3 σ键 思考：sp3杂化轨道在空间的分布？ ①1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道； ②每个sp3杂化轨道的形状为“一头大，一头小”，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分； ③每两个轨道间的夹角为109º28′，空间构型为正四面体形； 3、杂化的类型 （1） sp3杂化 sp3杂化轨道特征： ④ 4个sp3杂化轨道用于形成σ键。 氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-Hσ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。 2s 2p sp3不等性杂化 sp3 →孤电子对对成键电子对的排斥能力较强，故键角小于109°28′，为107° NH3 空间结构：三角锥形 键角：107o 7N 1s22s22p3 11 O原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-Hσ键，其中有2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。 H2O 空间结构：V形 键角为：105o 8O 1s22s22p4 2s 2p sp3不等性杂化 sp3 12 x y z x y z z x y z x y z 120° （2） 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。 p sp2 sp2 sp2 ②每个sp2杂化轨道的形状为“一头大，一头小”，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分。 sp2杂化轨道特征： ①1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。 ③每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。 ④ 3个sp2杂化轨道用于形成σ键， 未参与杂化的p轨道用于形成π键。 （2） sp2杂化 2s 2p B的基态 2s 2p 激发态 平面三角形 sp2 杂化态 120° F F F B 解释： BF3分子的形成 B： 1s22s22p1 没有3个成单电子 (3)sp杂化 x y z x y z z x y z x y z 180° 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。 ②每个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