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

第二节 分子的空间结构　 第3课时 杂化轨道理论 人教版选择性必修2 情境引入 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。 鲍林 为什么甲烷的分子空间结构是正四面体形? C原子的价电子排布式为：2S22P2 2S 2P H原子的价电子排布式为：1S1 1S 如何解决这一矛盾呢？ 学习目标 结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型(sp3、sp2、sp)，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。 重点：应用杂化轨道理论解释分子的空间结构。 难点：应用杂化轨道理论解释含有孤电子对的分子的空间结构 重难点 阅读课本47-49页，回答以下问题 1. 以甲烷为例，描述sp3杂化轨道的形成过程及其特点。 2. 描述sp2、sp杂化轨道的形成过程，其键角分别是多少？ 3. 结合表2-5，推测VSEPR模型与中心原子杂化轨道类型有何联系？ 4.确定BF3 和H3O+的中心原子的杂化轨道类型。 一、杂化轨道理论 1.概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子内部的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组能量相等、成分相同的新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。 2. 常见杂化类型： sp sp2 sp3 二、杂化类型和立体结构 1. sp3 杂化 战 ①sp3杂化轨道的形成过程 以CH4为例（碳的价层电子对为4）分析sp3杂化 sp3杂化轨道空间结构 1. sp3 杂化 战 ②小结：4个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 和 p的成分，sp3 杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为四面体形。 中心原子价层电子对为4的中心原子采取sp3杂化； s-sp3σ键 C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道形成4个s-sp3σ键，形成正四面体结构。 思考：CH4正四面体结构是如何形成的？ 注：有机物中的饱和碳原子也采取sp3杂化。 战 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NF3、PH3等 N原子的4个sp3杂化轨道分别与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 思考：NH3中的N原子也采取sp3杂化，它的杂化过程是如何形成的？ 思考: H2O中的O原子也采取sp3杂化，它的杂化过程是如何形成的？ 以BF3为例分析sp2杂化 战 2. sp2 杂化 ①形成过程 ②结论：3个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 和 p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形。未参与杂化的nP轨道用于形成π键. 注意：中心原子价层电子对为3的中心原子采取sp2杂化； sp2杂化轨道空间结构 3. sp 杂化 ②结论：2个sp杂化轨道是由 1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有 s 和 p 的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。未参与杂化的nP轨道用于形成π键. 以BeCI2为例分析sp杂化 ①形成过程 注意: 中心原子价层电子对为2的中心原子采取sp杂化； sp杂化轨道空间结构 小结1: 杂化类型 sp sp2 sp3 参于杂化的原子轨道及数目 杂化轨道的数目 轨道夹角 杂化轨道示意图 分子VSEPR结构 价层电子对数 实例 分子结 构示意图 1个s轨道和 1个p轨道 2 180°   直线形 2 BeCI2、CO2 1个s轨道和 2个p轨道 3 120°   平面三角形 3 BF3 1个s轨道和 3个p轨道 4 109°28′   四面体 4 CH4、CCl4 杂化轨道的特征： (1)杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道数目之和 (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 (5)未参与杂化的P轨道可用于形成π键 (6)杂化轨道之间要满足最小排斥最大夹角原理,不同的杂化方式，键角大小不同 小结2: 三、判断中心原子杂化轨道类型的方法 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 ①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当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化； ③当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。 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。 1. 根据中心原子价层电子对数目判断 教学过程 思考与讨论：确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论 第一步： 计算中心原子孤电子对数 第二步： 计算价层电子对数 第四步： 确定杂化轨道类型 第三步： 确定杂轨道数 3+0＝3 3+1＝4 sp2 sp3 3 4 2. 根据杂化轨道的空间分布判断 ①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 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化 ①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化 ②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化 3. 根据杂化轨道之间的夹角判断 ③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化 sp3 sp3 sp3 sp3 sp2 sp2 sp sp sp2 sp2 4. 有机物质中根据中心原子有无π键判断 练习：下列物质中，C原子采取哪种杂化？ (1)CH3CH2CH3 (2)CH3CH=CH2 (3)HC≡CCH=CH2 若中心原子无π键，则为sp3杂化；若中心原子1个π键，则为sp2杂化； 若中心原子2个π键，则为sp杂化. 物质 价电 子对数 中心原 子杂化 轨道类型 杂化轨道空间构型 轨道 夹角 分子空 间构型 键角 气态 BeCl2 CO2 CH4 NH4+ H2O NH3 PCl3 计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表 课堂练习 课堂小结 课后小任务 通过视频了解苯环中的碳原子杂化类型，了解大π键 苯环中C原子均为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，碳原子之间的sp2杂化轨道头碰头形成σ键构成苯环，还有一个sp2杂化轨道与氢原子形成σ键，每个C剩余未参与杂化的2p轨道肩并肩形成π键，π键中的电子被所有碳原子共用，叫做大π键，记作π66 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$