2.2.4杂化轨道理论简介 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

课 前 检 查 和 分子中，S与0之间以双键结合，S与Cl、S与F之间以单键结合。请你预测 和分子的空间结构: , 分子中∠Cl—S—Cl (填“<”“>”或“=”) 分子中 1.H2O和NH3的VSEPR模型都为四面体形，但是H2O的键角小于 NH3的，试分析原因。 第二节 分子的空间结构 第二章 分子结构与性质 第4课时 杂化轨道理论简介 教 学 目 标 1.记住杂化轨道理论的要点和类型。 2.能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离 子的空间结构。 书写基态C原子的价层电子轨道表示式，解释为什么碳原子是正四面体形结构？ C 新 课 导 入 按照我们已经学过的共价键的饱和性，C原子有2个未成对电子，便可以和2个自旋方向相反的电子配对成键，形成CH2而不是CH4。 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。 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。 甲烷分子中C原子的1个2s轨道与3个2p轨道形成4个相同的sp3杂化轨道，夹角109°28′分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-Hs-sp3σ键，呈正四面体形。 解决方案： sp3杂化轨道 晓红 籍 (晓籍) - 引课视频——杂化轨道理论 鲍林为解释分子的立体构型提出杂化轨道理论 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到四个新的能量相同，方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′ 鲍林认为： →sp3杂化轨道 四、杂化轨道理论简介 表示这4个轨道是由1个s轨道和3个P轨道杂化形成的 （一）杂化轨道理论 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。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。 (1)只有在形成化学键时才能杂化 (2)只有能量相近的轨道间才能杂化 2.杂化条件： 3. 杂化轨道的特征： (1)杂化前后轨道数不变 (2)杂化后的新轨道能量、形状都相同 (3)杂化过程中轨道的方向发生变化 (4) 杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对 （同一能级组或相近能级） 1.概念： x y z x y z x y z x y z 109°28′ 4、杂化轨道的类型 （1）sp3杂化 ①1个ns 轨道与3个np 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。 ②每个sp3杂化轨道形状为一头大一头小，含 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。 sp3杂化轨道特征： 战 ① CH4中的碳原子sp3杂化（碳的价层电子对为4） C原子的4个sp3杂化轨道再分别与4个氢原子的1s轨道形成4个s-sp3σ键，形成正四面体结构 类似的：CCl4、SiF4、ClO4-等 AB4 型化合物 注意: 有机物中的饱和碳原子也采取sp3杂化 s-sp3σ键 战 ② NH3中的N原子sp3杂化（N的价层电子对为4） NH3为三角锥形，类似的还有PH3 、NF3等 N原子的4个sp3杂化轨道再分别与3个氢原子的1s轨道形成3个s-sp3σ键，剩余1个sp3杂化轨道含一对孤电子对 ③ H2O中的O原子sp3杂化（O的价层电子对为4） O原子的4个sp3杂化轨道再分别与2个氢原子的1s轨道形成2个s-sp3σ键，剩余2个sp3杂化轨道含2对孤电子对. H2O的空间结构为V形，类似的还有H2S、SCl2等 注：杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 思考：判断中心原子杂化方式为sp3杂化的方法有哪些? 1. 根据杂化轨道数目判断 （对于主族元素来说） 中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数 + 孤电子对数 当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化； 2. 根据杂化轨道的空间分布判断 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 3. 根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化 4. 有机物中根据结构判断 饱和碳原子采取sp3杂化 小组讨论： ②sp2杂化 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。 ②每个sp2杂化轨道形状为一头大一头小，含 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分。 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。 x y z x y z x y z x y z 120° 战 ① BF3中的B原子sp2杂化（B的价层电子对为3） B原子的3个sp2杂化轨道再分别与3个F原子的2p轨道形成3个p-sp2σ键 BF3的空间结构为平面三角形，类似的还有SO3、NO3-等 ② CH2=CH2中的C原子sp2杂化 战 C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s 轨道形成2个s-sp2σ键，另一个sp2杂化轨道与另一个C原子的sp2杂化轨道头碰头形成1个σ键。两个C剩余未参与杂化的2p轨道肩并肩形成π键 注意：有机物中形成双键的碳原子均为sp2杂化 思考：判断中心原子杂化轨道为sp2的方法? ③sp杂化 x y z x y z z x y z x y z 180° sp杂化轨道特征： ①1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杂化轨道形状一头大一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分。 ③两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。 ④ 2个sp杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的2个p轨道用于形成2个π键。 BeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道与氯原子p轨道重叠形成2个sp-pσ键 ↑ ↓ 2s 2p sp2杂化 ↑ ↑ sp Be ① BeCl2中的Be原子sp杂化（Be的价层电子对为2） ②CH≡CH分子中碳原子的sp杂化 两个碳原子的1个sp杂化轨道相互重叠形成sp-sp σ 键，另外1个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个s-sp σ 键，未参与杂化的2个2P轨道相互重叠形成2个π键。 注意：有机物中形成三键的碳原子均为sp杂化 思考：判断中心原子杂化轨道为sp的方法? 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一组新的原子轨道，叫杂化轨道 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 杂化轨道理论要点 杂化轨道类型 sp3杂化、sp2杂化、sp杂化…… 课 堂 小 结 (1)【2021年全国甲卷】SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为 。 sp3 (2)【2021年全国乙卷】PH3中P采取的杂化类型为 。 sp3 (3)【2022年全国甲卷】 CF2=CF2和ETFE(CH2=CH2与CF2=CF2)的共聚物)分子中C的杂化轨道类型分别为_______和_______ sp3 sp2 课 堂 练 习 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$