第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论简介（讲义及解析）-2023-2024学年高二化学选择性必修2（人教版2019）

周星星·化学 第2课时 杂化轨道理论简介 甲烷呈正四面体形，它的4个C—H键的键能、键长相同，H—C—H的键角109°28′，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形的甲烷分子。请解释原因 。 一、杂化轨道理论 1．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。 (1)轨道的杂化 在外界条件影响下，原子内部 的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 (2)杂化轨道 原子轨道 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)轨道杂化的过程： 。 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)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。 (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。 (4)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。 (5)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化。 (6)杂化轨道用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键。分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化类型。 (7)杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+与中心原子结合的原子数。 3.杂化轨道的形成及其特点 二、杂化轨道类型 3．sp3杂化轨道——CH4分子的形成 sp3杂化轨道是由 轨道和 轨道杂化而得。sp3杂化轨道的夹角为 ，呈空间 形(如CH4、CF4、CCl4)。 4．sp2杂化轨道——BF3分子的形成 sp2杂化轨道是由 轨道和 轨道杂化而得。sp2杂化轨道间的夹角为 ，呈 形(如BF3)。 sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成 ，如乙烯分子中 的形成。 5．sp杂化轨道——BeCl2分子的形成 sp杂化轨道是由 轨道和 轨道杂化而得。sp杂化轨道间的夹角为 ，呈 。如BeCl2，杂化后的 轨道分别与氯原子的 轨道发生重叠，形成 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 键的形成。 三、杂化轨道与分子空间构型 6．杂化轨道用于 或用来 的孤电子对，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；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。 7．杂化轨道与分子的空间结构的关系 (1)当杂化轨道全部用于形成σ键时 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 8．分析CO2、SO2、SO3、H2O、NH3、CH4的杂化轨道类型、VSEPR模型、空间构型，总结VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系。 【知识建构】 9．中心原子轨道杂化类型的判断 【活动2】 10．用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构。 【活动3】