2.2.2 杂化轨道理论 课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第二章 第二节 分子的空间结构 杂化轨道理论 学科：化学 年级：高二 1.通过对杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间结构的影响。 2.通过对杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。 学习目标 2 思考 CH4的空间结构为什么是正四面体形 x y z C ↑ ↑ ↑↓ 2s 2p H ↑ 1s 莱纳斯·卡尔·鲍林 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。 碳原子的2s 轨道和３个2p 轨道会发生混杂 混杂时保持轨道总数不变， 却得到４个新的能量相同、方向不同的轨道， 各指向正四面体的4 个顶角，夹角109°28′ sp3 杂化轨道 这４个轨道是由１个s 轨道 和３个p 轨道杂化形成 甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠， 形成4个C-Hσ键，呈正四面体形。 一、杂化轨道及其类型 1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的 轨道和3个 轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正面体的4个顶角，夹角为109°28'，称为sp3杂化轨道。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以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 σ键，因此呈现_____ _____形的空间结构。 2s 2p sp3 正四 面体 一、杂化轨道及其类型 2.原子轨道的杂化过程 一、杂化轨道及其类型 2.原子轨道的杂化过程 2p 2s 2s 2p sp3 4个 sp3 杂化轨道 跃迁 sp3杂化 基态 激发态 一、杂化轨道及其类型 3.杂化轨道的类型 (1)sp3杂化轨道——正四面体形 sp3杂化轨道是由 s轨道和 p轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有 的成分，sp3杂化轨道间的夹角为 ，空间结构为正四面体形。 1个 3个 109°28′ s Sp3杂化 109°28′ s p p p sp3 一、杂化轨道及其类型 3.杂化轨道的类型 (2)sp2杂化轨道——平面三角形 sp2杂化轨道是由 s轨道和 p轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨 道含有 s和 p的成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°， 呈平面三角形。 1个 2个 s sp2杂化 120° 120° 120° s p p p p sp2 一、杂化轨道及其类型 3.杂化轨道的类型 (3)sp杂化——直线形 sp杂化轨道是由 s轨道和 p轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道 含有 的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。 1个 1个 sp杂化 s p p p sp p p 180℃ 思考 1.如何判断杂化轨道类型？ 先判断杂化轨道数。 杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数， 由杂化轨道数即可判断杂化轨道类型。 思考 2.填写下表： 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 CO2 ________ ____ CH2O _________ ____ CH4 _________ ____ SO2 _________ ____ NH3 _________ ____ H2O _________ ____ 0＋2＝2 0＋3＝3 0＋4＝4 1＋2＝3 1＋3＝4 2＋2＝4 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化轨道类型： ①没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等； ②形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2==CH2等； ③形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。 分子的空间结构 预测 VSEPR 模型 解释 杂化轨 道理论 测定 光谱 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1.当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的 空间结构相同。 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道示意图       实例 BeCl2 BF3 CH4 分子空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 2.当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。 杂化类型 sp2 sp3 中心原子所在族 第ⅥA族 第ⅤA族 第ⅥA族 中心原子的孤电子对数 1 1 2 分子空间结构 V形 三角锥形 V形 实例 SO2 NH3、PCl3、PH3 H2O、H2S 方法一：根据杂化轨道数目判断 杂化轨道数目 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 判断中心原子杂化轨道类型的三种方法 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。 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 判断中心原子杂化轨道类型的三种方法 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 方法二：根据杂化轨道的空间分布判断 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 ② 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 ③ 判断中心原子杂化轨道类型的三种方法 有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化 方法三：根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化 思考 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。 中心原子都采取sp3杂化， 中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。 杂化轨道类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。 107° 105° 109°28′ 杂化轨道 理论四要点 杂化轨道 的类型 能量相近 数目不变 sp3杂化轨道——正四面体形 sp2杂化轨道——平面三角形 sp杂化——直线形 成键能力增强 排斥力最小 杂化轨道 的含义 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。 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 情况一：当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同 情况二：当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同 杂化轨道理论 s和p s和p $