2.2.2 杂化轨道理论 -2023-2024学年高二化学同步教学讲与练（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2课时 杂化轨道理论 课程标准 核心素养目标 1.通过杂化轨道理论的学习，能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。 2.通过杂化轨道理论的学习，掌握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。 1．宏观辨识与微观探析：能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。 2．证据推理和模型认知：通过学习价层电子对互斥模型、杂化轨道理论来判断简单分子或离子的构型，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。 一、杂化轨道理论简介 1．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 。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。 2．杂化轨道理论要点 (1)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。 (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)，且杂化轨道的 相同。 (3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。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，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更 。 (4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。 【归纳总结】杂化轨道理论四要点 (1)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。 (2)数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。 (3)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。 (4)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。 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1．杂化轨道的类型 (1)sp3杂化轨道——正四面体形 sp3杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为 ，空间结构为正四面体形。如下图所示。 (2)sp2杂化轨道——平面三角形 sp2杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是 ，呈平面三角形，如下图所示。 (3)sp杂化——直线形 sp杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为 ，呈直线形，如下图所示。 2．杂化轨道类型与分子空间结构的关系 (1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道示意图 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子结构示意图 分子空间结构 (2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。 ABn型分子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 空间结构 实例 AB2 sp2 1 SO2 AB3 sp3 1 NH3、PCl3、NF3、H3O＋ AB2或(B2A) 2 H2S、NH 【归纳总结】 判断中心原子杂化轨道类型的三种方法 (1)根据杂化轨道数目判断 杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。 杂化轨道数目 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 (2)根据杂化轨道的空间分布判断 ①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。 (3)根据杂化轨道之间的夹角判断 ①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化。 ②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化。 ③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。 【特别提醒】有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三