2.2.2 杂化轨道理论 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（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 课时2 杂化轨道理论 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 我们知道甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。根据价键理论，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。 课堂学习 杂化轨道理论 莱纳斯·卡尔·鲍林 为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。 杂化轨道理论的内容：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杂化。 杂化轨道：重新组合后形成的一组新的能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 注意事项：原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程，发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 课堂学习 杂化轨道的特点： 原子在成键时(孤立的原子不可能发生杂化) ，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道，杂化轨道能量相同； 杂化后轨道的数目不变(变的是轨道的成分、能量、形状和方向，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，成键时根据最大重叠原理，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。 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，因此成键能力增强，但仍具有共价键饱和性与方向性的特点； 杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间上取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。 杂化轨道理论 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。 课堂学习 所以你能推测出甲烷分子有几个杂化轨道，又是怎样发生杂化的吗？ 杂化轨道理论 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。 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s/4和3p/4的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。 课堂学习 杂化轨道理论 sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s/3和2p/3成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形。 p sp2 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。 课堂学习 杂化轨道理论 sp杂化轨道是由1个ns轨道和个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s/2和p/2成分，sp2杂化轨道间的夹角都是180°，呈直线形。 sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子碳碳三键的形成。 sp p p 课堂学习 课堂学习 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 通过对杂化轨道类型的学习，我们发现不同的杂化类型所对应的分子空间结构也是不同的。 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 1个ns和1个np 1个ns和2个np 1个ns和3个np 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道示意图 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子的空间结构 直线形 平面三角形 正四面体 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 课堂学习 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 需要注意的是，杂化轨道可以用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，所以当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道彼此远离，形成的分子为对称结构(即理论结构)；而当有孤电子对时，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会发生变化。 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 V形 SO2 AB3 sp3 1 三角锥形 NH3、PCl3、NF3、H3O+ AB2或(B2A) 2 V形 H2S、NH2- 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 SO2 AB3 NH3、PCl3、NF3、H3O+ AB2或(B2A) H2S、NH2- 课堂学习 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 中心原子杂化轨道类型的判断： 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，所以杂化轨道数目 = 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； 根据杂化轨道的空间分布判断，若是杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥