2.2.2杂化轨道理论 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第二节 第2课时 杂化轨道理论 第二章 泰安一中高二备课组 1 1、请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型。 C原子电子排布图 2s 2p H原子电子排布图 1s C：2s22p2 H：1s1 2、写出碳原子和氢原子的价电子排布图。 思考为什么形成CH4，而不形成CH2？ C：2s22p2 问题：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2s轨道，用他们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子 在形成分子（化学键）时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做杂化。所形成的新轨道就称为杂化轨道。 杂化 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 杂化轨道理论简介——鲍林（bào lín） 1、知识归纳 (1)杂化轨道理论是一种　　　　　　　理论。是　　　　为了解释分子的空间结构提出的。  (3)概念: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。 (2)用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成。 在形成CH4分子时,碳原子的　　 　　轨道和3个　　 　　轨道发生混杂,形成4个能量相等的　　 　　杂化轨道。4个　　 　 　杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H 　　　　键,4个C—H是等同的,因此CH4呈正四面体形结构。   答案：1、(1)价键　鲍林　(2)2s　2p　sp3　sp3　σ　 2.杂化轨道的形成及其特点      有几个原子轨道参与杂化，杂化后就生成几个杂化轨道。 sp杂化、sp2杂化、sp3杂化 3.杂化轨道类型 （1）sp3杂化轨道的形成过程 ①每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3 /4; ②四个杂化轨道在空间分布呈正四面体形，互成109º28′ 例如：CH4 、NH3、H2O x y z x y z z x y z x y z 109°28′ sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而得到四个sp3杂化轨道。 CH4空间构型 CH4 _ _ + + + + _ _ 109 28’ 109 28 C H H H H sp3 C：2s22p2 ①每个sp2杂化轨道的形状为“一头大，一头小”，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p轨道的成分。 ②三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º ③3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。 例如：C2H4、BF3 （2）sp2杂化轨道的形成过程 sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到三个sp2杂化轨道。 x y z x y z z x y z x y z 120° 10 BF3 B： 1s22s22p1 电子激发 杂化轨道 sp2杂化 F F F B 120° ①sp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； ②两个杂化轨道在空间分布呈直线形，互成180º 例如：C2H2 、BeCl2。 （3）sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180° sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得到两个sp杂化轨道。 Be：1s22s2 sp sp杂化 BeCl2 180° Cl Cl Be Cl Cl sp px px 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° 空间结构 正四面体 平面三角形 小结: 杂化轨道类型 sp 1个s，1个p 2个sp 180° 直线形 14 3.杂化轨道类型与分子空间结构的关系 4.判断中心原子杂化轨道类型的三方法 (1)根据杂化轨道数目判断 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,故有下列关系:杂化轨道数目=价层电子对数目=σ键电子对数目+中心原子的孤电子对数目,再由杂化轨道数目确定杂化类型。 杂化轨道数目 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 (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，则中心原子发生 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 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 杂化。 (3)根据杂化轨道之间的夹角判断 ①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生 杂化。 ②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生 杂化。 ③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生 杂化。 sp3 sp2 sp sp3 sp2 sp 【当堂检测】 1、正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)杂化轨道只用于形成共价键（   ） (2)中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体形结构（   ） (3)NH3为三角锥形，N发生sp2杂化（   ） (4)只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化（   ） (5)中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形（   ） (6)价层电子对互斥模型中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数（   ） 【答案】（1）×（2）×（3）×（4）√（5）×（6）√ 2、鲍林是获得诺贝尔奖不同奖项的人之一，杂化轨道是鲍林为了解释分子的立体结构而提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是 A．sp杂化轨道的夹角最大                 B．sp2杂化轨道的夹角最大 C．sp3杂化轨道的夹角最大                 D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等 3、下列图形属于sp杂化轨道的是 2、【答案】A 3、【答案】D   4、CH3+、CH3—、-CH3都是重要的有机反应中间体，下列说法不正确的是 A.碳原子均采取sp2杂化 B.CH3+中所有原子共面 C.CH3—的空间结构为三角锥形 D. CH3+和CH3—结合可得到CH3CH3 【答案】A 5、已知下列微粒:①CH4　②CH2==CH2   ③CH≡CH　④NH3　⑤NH4+　 ⑥BF3　⑦H2O   ⑧H2O2。试回答下列问题。 (1)分子空间构型为正四面体形的是　　　　　 (填序号,下同)。 (2)中心原子为sp3杂化的是　　　　　　,中心原子为sp2杂化的是　　　　　　,中心原子为sp杂化的是　　　　　　。  (3)所有原子共平面(含共直线)的是　　　, 共直线的是　　　。  【答案】 (1)①⑤      (2)①④⑤⑦⑧　②⑥　③       (3)②③⑥⑦　③ $