2.2.2杂化轨道理论 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版选择性必修2

CH4分子呈正四面体形，4个C-H键的键长相同，键角相等，均为10928′。 CH4的分子结构 球棍模型 比例模型 知识回顾： 【客观事实】1个C原子结合4个H原子形成CH4。 1个C原子最多可以结合2个H原子。 矛盾！ C原子和H原子的价层电子排布图 C： H： C： 思考：如果按照上述激发后的状态成键，CH4的四个共价键的 键长关系、键角关系如何？ 激发 【客观事实】CH4的4个C-H键的键长相同，键角相同，均为10928′， 分子呈正四面体形 。 矛盾！ 四、杂化轨道理论简介 1.要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干能量相近的原子 轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。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。 为了解释像甲烷等分子的立体结构，鲍林提出了杂化轨道理论。 激发 杂化 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。 杂化轨道在空间尽可能远离，轨道在空间取最大夹角分布。 sp3杂化轨道特点： 四个sp3轨道在空间均匀分布， 呈正四面体形， 轨道间夹角10928′。 甲烷电子云 激发 杂化 BF3 (平面三角形) BF3 120°平面正三角形 sp2杂化轨道特点： 三个sp2轨道在空间均匀分布，呈平面三角形， 轨道间夹角120。 sp2 【小结】杂化轨道与之前未杂化的轨道相比有何异同？ (1)杂化前后轨道总数保持不变。 (2)杂化改变了原子轨道的方向。 (3)杂化改变了原子轨道的形状，电子云一头大，一头小， 使杂化轨道成键能力更强。 激发 杂化 BeCl2 (直线形) sp杂化轨道特点： 两个sp轨道在空间均匀分布，呈直线形，轨道间夹角180。 sp 四、杂化轨道理论简介 1.要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干能量相近的原子 轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。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.杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强 的原子轨道。 3.杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道 形成的杂化轨道数 杂化轨道间夹角 空间结构 1个s + 1个p 1个s + 2个p 1个s + 3个p 2个sp 杂化轨道 3个sp2 杂化轨道 4个sp3 杂化轨道 180 120 10928′ 直线形 平面三角形 正四面体形 如何判断中心原子的杂化方式？ 杂化轨道类型小结 4. 中心原子杂化方式的判断 (1)根据分子或离子的VSEPR模型确定中心原子的杂化轨道类型。 四面体形 sp3杂化 平面三角形 sp2杂化 直线形 sp杂化 VSEPR 模型 杂化轨道类型 代表物 价层电子 对数 VSEPR 模型 杂化轨道类型 杂化轨道数目 CO2 CH2O SiF4 SO2 PCl3 H2S 2+0=2 3+0=3 4+0=4 2+1=3 3+1=4 2+2=4 直线形 平面三角形 正四面体形 2 3 4 3 4 4 平面三角形 四面体形 四面体形 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 杂化轨道数 =中心原子价层电子对数 根据中心原子价层电子对数判断。 中心原子 价层电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型 2 3 4 2 3 4 sp sp2 sp3 试判断下列分子或离子的杂化方式。 H2O NH3 SO2 NF3 CO32- SO42- NH4+ BeCl2 【注意】 ①杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 ②未参与杂化的p轨道，可用于形成键。 1. NH3 电子对之间的斥力大小顺序如下： 孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子>成键电子—成键电子 基态氧原子的最外层电子排布式为2s22p4，在氢原子的影响下，氧原子采用sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤电子对所占据。氧原子用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠，形成两个O-H键。由于O的两对孤电子对两个O-H键的成键电子有更大的排斥作用，使O-H键之间的键角被压缩到105°，因此H2O的空间结构为V形(角形)。 利用鲍林的杂化轨道理论，解释在有机化学中学习的乙烷的成键情况。 能力提升： 乙烷 CH3CH3 利用鲍林的杂化轨道理论，解释在有机化学中学习的乙烯、乙炔的成键情况。 能力提升： sp2 乙烯 CH2=CH2 乙烯：CH2=CH2 乙炔 CH≡CH 乙炔：CH≡CH 大π键 利用鲍林的杂化轨道理论，试解释苯的成键情况。 sp2杂化 三聚氰胺 氰胺 分析下列物质的杂化情况 分析下列物质的杂化情况 C20 C60 分析下列物质的杂化情况 P4 P4 分析下列物质的杂化情况 1. 对SO2与CO2说法正确的是( ) A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp杂化轨道 C．S原子和C原子上都没有孤电子对 D．SO2为V形结构， CO2为直线形结构 D 课堂练习 2. 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) A．CO2与SO3 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4 B 课堂练习 3. 写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示共用电子对， 小黑点表示孤电子对的结构式)并指出中心原子可能采用的 杂化轨道类型，并预测分子的空间结构。 (1) CS2 (2)BCl3 (3) PCl3 (4) Cl2O (5) HCN (6) HCHO (3) PCl3： sp3 三角锥形 (2)BCl3 ： sp2 平面三角形 (1)CS2 ： sp 直线形 (4) C12O： sp3 V形 (5) HCN sp 直线形 (6) HCHO sp2 平面三角形 分析 HCHO分子和HCN 分子中的π键。 科学探究 $