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

第二章 第二节 第1课时 杂化轨道理论 分子的空间构型 杂化轨道理论简介 01 写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ C原子 电子排布图 1s 2s 2p H原子 电子排布图 1s 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，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。 为了解释分子的空间结构，鲍林提出了杂化轨道理论。 分子的空间构型 杂化轨道理论简介 01 在外界影响下，原子能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合成新原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。新轨道就称为杂化轨道。 条件：(1) 形成化学键时才能杂化。 (2) 能量相近的轨道间才能杂化：2s、2p…. sp3-s σ键 ↑ 109°28′ H 1S C 1S H 1S H 1S H 1S H NH3 空间结构： 2s 2p 分子的空间构型 杂化的类型 02 杂化轨道数＝价层电子对数＝σ键电子对＋孤电子对 sp3 杂化轨道 H 1S H 1S H 1S 三角锥形 sp3-s σ键 N N： H2O 空间结构： 2s 2p O： sp3 杂化轨道 105° H 1S H 1S O sp3-s σ键 V形 CH4、NH3、H2O中心原子的杂化轨道类型都是sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小。 CH4、NH3、H2O中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。 分子的空间构型 杂化的类型 02 比较键角： 杂化轨道类型不同时，键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小； 杂化轨道类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。 分子的空间构型 杂化的类型 02 sp 杂化: 180° 一头大，一头小 直线形 sp2杂化：平面三角形 与剩下的2个P轨道互相垂直 一头大，一头小 剩下的1个P轨道垂直于杂化轨道形成的平面 BeCl2空间结构： Be： sp杂化 2p Cl： 2s 2p sp 杂化轨道 3s 3p Be 直线型 3p Cl 3p Cl sp-p σ键 180° 分子的空间构型 杂化的类型 02 BF3 空间结构： F： sp2杂化 2p 2s 2p sp2 杂化轨道 2s 2p 平面三角形 B： B 120° 2p F sp2-p σ键 2p F 2p F 应用体验 1.正误判断 (1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子 (2)原子轨道的杂化只有在形成分子中才会发生，孤立的原子不可能杂化 (3)只有能量相近的轨道才能杂化 (4)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键 √ √ √ (5)杂化轨道用于形成σ键或容纳未成键的孤电子对，未杂化的p轨道可用于形成π键 (6)2s轨道和3p轨道能形成sp2杂化轨道 √ 分子的空间构型 杂化轨道的特征 03 (1)杂化后轨道数不变。 (2)杂化后的化学键更稳定。 (3) 杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。 √ × 1.根据杂化轨道数判断 杂化轨道数＝价层电子对数 杂化轨道数目 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 分子的空间构型 中心原子杂化类型的判断 04 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 VSEPR模型名称 分子的空间结构 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O 0+2=2 sp 直线形 0+3=3 sp2 平面三角形 0+4=4 sp3 正四面体形 1+2=3 sp2 V形 1+3=4 sp3 三角锥形 2+2=4 sp3 V形 直线形 平面三角形 正四面体形 平面三角形 四面体形 四面体形 2.根据杂化轨道的空间分布判断：空间分布为正四面体、平面三角形或直线形，中心原子发生sp3、sp2 或 sp 杂化。 分子的空间构型 中心原子杂化类型的判断 04 3.根据杂化轨道之间的夹角判断：杂化轨道间夹角为109°28′、120°或180°，中心原子相应发生sp3、sp2 或 sp 杂化。 计算价层电子对数 =σ键电子对数+孤电子对数 VSEPR模型 预测空间结构 确定中心原子的杂化轨道类型 2.下列分子的中心原子杂化轨道类型相同的是 A.CO2与SO2 B.CH4与NH3 C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4 √   4.下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是 A.CH≡CH B.CO2 C.BeCl2 D.BF3 碳原子为中心原子的杂化轨道类型 (1)没有π键，sp3杂化，如CH4等。 (2)一个π键，sp2杂化，如CH2=CH2等。 (3)两个π键，sp杂化，如CH≡CH、CO2等。 √ √ $$