1、第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第第2课时课时 杂化轨道理论杂化轨道理论 1杂化轨道理论的意义 2杂化轨道理论的内容 3杂化方式的判断方法 4杂化轨道的类别活动：活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型思考：思考：为什么碳原子与氢原子结合 形成CH4，而不是CH2？键 角为什么不是90而是 10728 H1s2s2pC活动：请根据价层电子对互斥理论分析活动：请根据价层电子对互斥理论分析CHCH4 4的立体构型的立体构型1.1.根据碳原子的核外电子排布图，思考为什么根据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碳原子与氢原子结合形成CHCH4 4，而不是，而不是
2、CHCH2 2？C原子轨道排布图原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图原子轨道排布图1s1按照我们已经学过的价键理论，甲烷的按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个个C H单键单键都应该是完全一样的都应该是完全一样的键，然而，碳原子的键，然而，碳原子的4个价层原子个价层原子轨道是轨道是3个相互垂直的个相互垂直的2p 轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它轨道，用它们跟们跟4个氢原子的个氢原子的1s原子轨道重叠，原子轨道重叠，CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 不可能得到正四面不可能得到正四面体体构型的甲烷分子构型的甲烷分子激发s2
3、p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2 由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4个能量与形状完全个能量与形状完全相同的轨道。相同的轨道。我们把这种轨道称之为我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化杂化轨道相互重叠后，就形成了四个
4、性质、能量和键角都完轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。键，从而构成一个正四面体构型的分子。109283杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)1.概念：概念：在形成分子时，在外界条件影响下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原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；二、杂化理论的内容二、杂化理论的内容2.要点：要点：3
5、杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)（3）杂化轨道时原子轨道的形状发生改变，在成键时更有利于轨道间的重叠；3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)（4）杂化轨道时原子轨道的方向发生改变，改变原则为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布。（5）中心原子杂化轨道中填充的必然是键电子对或孤电子对；只有未杂化的p轨道才能形成键。3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)x y z x y z z x y z x y z 180每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s
6、 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈直线型 sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。sp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)激发s2p2s2p2spsp杂化杂化p2180ClClBe3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)思考：思考：HCCH中的C原子采取sp杂化方式，分析其空间构型，它是如何形成键的。3杂化轨道理论PPT(30页)3杂化轨道理论PPT(30页)sp2杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 12
7、0 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形 sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。FFFB120激发s2p2s2p2sp2sp2杂化杂化p2 思考：思考：H2CCH2中的C原子采取sp2杂化方式，分析其空间构型，它是如何形成键的。x y z x y z z x y z x y z 10928sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道。每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分每两个
8、轨道间的夹角为109.5，空间构型为正四面体型sp3杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 激发s2p2p2s2杂化3spsp3 四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3键，从而构成一个正四面体构型的分子。三、杂化方式的判断方法三、杂化方式的判断方法成键时中心原子杂化轨道中填充的必然是键电子对或孤电子对。中心原子的杂化轨道数=中心原子的价层电子对总数中心原子杂化轨道的空间构型和价层电子对的空间构型是完全一致的。物质物质价电价电子对数子对数杂化杂化轨道类型轨道类型杂化轨道杂化轨道/VSEPR构型构型轨道轨道夹角夹角分子空
9、分子空间构型间构型键角键角BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180180120109.5直线形直线形平面 三角形正四面体V形三角锥形180180120109.5109.5104.5107.3107.3三、杂化理论简介三、杂化理论简介3.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：激发s2p2p2s2杂化3spsp3CH4原子原子轨道杂化轨道杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。杂化轨道杂化轨道 每个轨道的成分每个轨道的成分 轨道间夹角轨道间夹角(键角键角)
10、sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 109283.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：三、杂化理论简介三、杂化理论简介H2O原子原子轨道杂化轨道杂化 O原子：原子：2s22p4 有有2个单个单电子，可形成电子，可形成2个共价键，键个共价键，键角应当是角应当是90，Why?2s2p2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的 不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对四、杂化轨道分类：四、杂化轨道分类：等性杂化：参与杂化的各原子
11、轨道进行成分上的 均匀混合。所以杂化轨道都是键电子对不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的 不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对排斥力：孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子对 成键电子对-成键电子对三、杂化理论简介三、杂化理论简介2.2.要点：要点：（1 1）参与参加杂化的各原子轨道）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近能量要相近（同一（同一能级组或相近能级组的轨道）；能级组或相近能级组的轨道）；（2 2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目目等于等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状
12、方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；例如：例如：Sp3 杂化杂化 CH4分子的形成分子的形成激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2例题二：对例题二：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是()A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构，CO2为直线形结构为直线形结构D大 键 C6H6 sp sp2 2杂化杂化
