2.2.3杂化轨道理论简介2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

e7d195523061f1c0a26d87d40de6192bcf1909654b74c9ebB6384654682C8890CF1990A60E48C4F486EE2FC74407B5F34886ECF26B0E0B70C575B52C2C3768611B18C1FE4FD5AFF574681F5040C496491238CBED6F3AF3D0EF20855CE70527E4444DB44B99E578D76C9F012DCAFDC1AD12EC1B61CB2D6B74278ECB4120402FFCA0839106BA8C82E2B0B172DDEE3B7445 第二章 分子结构与性质 2.2.3杂化轨道理论简介 1 【思考】为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？CH4中的化学键是如何形成的？ 如何解决这一矛盾？ 鲍林提出了杂化轨道理论 当碳原子与4个氢原子结合时，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。因此CH4分子呈正四面体形的空间结构 激发 杂化 2s 2p 基态C 2s 2p 激发态 sp3 杂化 C价层电子排布 （一）sp3杂化 用杂化轨道理论解释CH4的形成： x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 能量相同、方向不同 sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道。 每个sp3 轨道形状为一头大，一头小，含有1/4 s轨道和3/4 p轨道的成分 原子轨道的杂化过程 常见杂化类型还有：sp2 、sp 思考这两个杂化轨道是如何形成的？ sp2杂化过程（p48） x y z x y z z x y z x y z → 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小 120° sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化，形成3个sp2 杂化轨道。 →含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分 →sp2杂化后，未参与杂化的1个p轨道可以用于形成π键 5 B原子基态电子排布轨道表示式 2s 2p 电子 跃迁 sp2 杂化 ——BF3分子的形成 sp2杂化轨道 与F成键 F F F B 6 未参与杂化的p轨道上的电子可用于形成π键 ——CH2=CH2分子中碳原子的杂化 sp2杂化轨道 2s22p2 C sp2杂化 电子 跃迁 7 180° →sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s轨道和1/2 p轨道的成分 x y z x y z z x y z x y z 180° sp杂化 sp杂化过程（p48） sp 杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。 180° →sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键 Be原子基态电子排布轨道表示式 2s 2p 电子跃迁 sp杂化 ——BeCl2分子的形成 sp杂化轨道 与Cl成键 Cl Cl sp px px σ键 σ键 9 未参与杂化的p轨道可用于形成π键 ——CH≡CH分子中碳原子的杂化 sp杂化轨道 3.sp杂化 2s22p2 C sp杂化 电子 跃迁 10 杂化类型 sp3 sp2 参与杂化轨道 1个s,3个p 1个s,2个p 杂化轨道数 4个sp3 3个sp2 杂化轨道间夹角 109°28′ 120° 小结 杂化轨道类型 sp 1个s,1个p 2个sp 180° 11 思考：任意不同的原子轨道都可以杂化吗？ ①原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子轨道不会发生杂化； ②只有能量相近的轨道才能杂化（同一能级组或相近能级组的轨道,如2s、2p） 不是 杂化的条件： ③发生杂化轨道的原子一定是中心原子 杂化轨道的特征 ①杂化前后轨道数不变（杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数） ②杂化轨道的形状和方向发生改变，但能量相同。 ③杂化使原子的成键能力增强 ④杂化轨道只用于形成σ键或容纳未参与成键孤电子对，未参与杂化的P轨道可用于形成π键 怎么判断中心原子的杂化轨道类型 价层电子对数 中心原子的杂化轨道类型 杂化轨道间的夹角 VSEPR模型 2 180° 3 120° 4 109°28′ sp sp2 sp3 直线形 平面三角形 四面体形 杂化轨道数=价层电子对数 请用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构： 不等性sp3杂化 4个sp3杂化轨道 3个sp3-s σ键 形成N-H键 两者杂化类型： sp3杂化 sp3杂化，其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另1个杂化轨道中含有孤电子对，未与H原子形成共价键，4个sp3杂化轨道在空间构成四面体形。 NH3分子中，由于N原子上的孤电子对的排斥作用， 使3个N—H键的键角变小，成为三角锥形的空间结构。 键角107° H2O：sp3杂化 4个sp3杂化轨道 2个sp3-s σ键 不等性sp3杂化 形成O-H键 4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道中含孤电子对，未与H原子形成共价键； 键角105° 4个sp3杂化轨道在空间构成四面体形，但由于2对孤电子对 的排斥作用，使2个O—H键的键角变得更小，使H2O分子成 为V形的空间结构。 sp3杂化中，随中心原子上的孤电子对数增多，孤对电子对成键电子对的排斥作用越大，键角越小。 【练习】推测下列有机物中碳的杂化类型： (1)CH3CH2CH3 (2)CH3CH=CH2 (3)CH≡CCH=CH2 sp3 sp3 sp3 sp3 sp2 sp2 sp sp sp2 sp2 有机物中碳原子杂化类型的判断： 有四个单键:采取sp3杂化， 有一个双键:采取sp2杂化， 有一个三键:采取sp杂化 苯分子杂化类型？ 小结： 杂化轨道理论 要点 轨道杂化 杂化轨道 类别 sp3杂化 sp2杂化 sp杂化 判断方法 VSEPR模型 $$