２.2.3 杂化轨道理论简介（课件）-2023-2024学年高二化学同步教学课件+导学案（人教版2019选择性必修2）

年 级：高二 学 科：化学（人教版） 课时2.2 分子的结构与性质 科 第二节 分子的空间结构 2.2.3 杂化轨道理论简介 1.知道杂化轨道理论的基本内容. 2.能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构. 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。 写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ 按照我们已经学过的价键理论，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 如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 【主干知识梳理】一、杂化轨道理论简介 1、杂化轨道理论的提出 用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 CH4分子呈正四面体形，4个C—H的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。碳原子的价电子排布图为 ，根据共价键的饱和性，碳原子只有2个未成对电子，只能形成2个共价键，而实际上碳原子都是形成了4个共价键，只能是2s2上面的1个电子激发到2p2上面，形成了，此时有4个未成对电子，满足形成4个共价键，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形的甲烷分子。为解决这一问题，鲍林提出了杂化轨道理论：当碳原子与4个氢原子形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角为109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道由1s轨道和3个p轨道杂化形成的。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—Hσ键，所以4个C—H键是等同的。 C 1s22s22p2 H 1s1 H 1s1 H 1s1 H 1s1 原子轨道重叠 CH4不可能得到正四面体形 杂化轨道理论 用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 sp3 CH4分子（sp3杂化） 2、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立体构型提出的(1)轨道的杂化：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些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，叫做轨道的杂化(2)杂化轨道：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3、杂化轨道理论的要点(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 如：2s轨道与3p轨道不能形成sp3杂化轨道，因为2s与3p不在同一能级，能量相差较大(2)数目不变：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)，且杂化轨道的能量相同 (3)成键能力增强：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，同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同 【微点拨】①双原子分子中，不存在杂化过程 ②杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对③未参与杂化的p轨道可用于形成π键 ④杂化轨道呈“对称”分布，确保相互间斥力最小 【对点训练1】 杂化理论轨道简介 原子轨道杂化 杂化轨道 在外界条件影响下，中心原子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，叫做杂化轨道。 ①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数 ②杂化改变了原子轨道的形状和方向 ③杂化使原子的成键能力增强 ④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道 1.概念： 2.要点： 对杂化过程的理解 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－－－四面体形①sp3杂化：sp3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、(1/4)s和(3/4)p的成分，sp3杂化轨道间的