1、4.1分子的空间结构第一课时新知讲解C HHHH为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？p 甲烷分子的空间结构新知讲解C 电子排布图（轨道表示式）1s22s22p2H 电子排布图1s1甲烷的4个C H单键都应该是键，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，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子。新知讲解美国化学家鲍林鲍林还是分子生物学的奠基人之一。鲍林在化学的多个领域都有过重大贡献，曾两次荣获诺贝尔奖（1954年化学奖，1962年和平奖）。鲍林系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的关系，于1931年提出了杂化轨道理
2、论。他在化学研究中创造性地提出了许多新的概念。例如，原子的共价半径、金属半径、离子半径、元素电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展都有重要的意义。新知讲解2p2s2s2psp34个 sp3 杂化轨道跃迁 sp3杂化基态激发态在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。新知讲解碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。新知讲解 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个相同的C-H 键，呈正四
3、面体形。甲烷分子中CH键之间的夹角键角都是10928。新知讲解1.概念：外界条件下，能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。2.要点：（1）参与杂化的原子轨道能量相近（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；杂化改变了原子轨道的形状、方向，成键时更有利于轨道间的重叠。p 杂化轨道理论简介（3）杂化后的轨道之间尽可能远离，在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小。新知讲解 杂化前后的不变与变不变：原子轨道的数目变轨道的成分轨道的能量轨道的形状轨道的方向更有利于成键：轨道成键
4、时更有利于轨道间的重叠满足最小排斥，最大夹角分布杂化后形成的化学键更稳定杂化轨道只用于形成键和容纳孤电子对新知讲解金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+等。新知讲解2s2p轨道2s2p2s2psp23个sp2杂化轨道跃迁 sp2杂化BF3分子的结构示意图在形成BF3分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和2个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。新知讲解sp2杂化轨道的形成过程 x y z
5、 x y z z x y z x y z 120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。新知讲解BF3是平面正三角形分子，F原子位于正三角形的三个顶点，B原子位于分子中心，分子中键角均为120。与F成键新知讲解BeCl2分子的结构示意图2s2s2p2p2s2s2p2pspsp2 2个个 sp sp 杂化轨道杂化轨道跃迁跃迁 spsp杂化杂化在形成BeCl2分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨
6、道和1个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。新知讲解sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180sp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 轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈直线形。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。新知讲解sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键，而杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。新知讲解p 应用杂化轨道理论解释多中心原子的结构 已知:乙烯是平面分子，键角为120o，分子中含有碳碳双键。如何来确定中心
7、原子C的杂化类型呢？新知讲解2s2p2s2psp2 3个 sp2 杂化轨道跃迁 sp2杂化乙烯 中心原子C的sp2杂化新知讲解乙烯 中心原子C的sp2杂化过程新知讲解 乙炔是直线形分子，键角为180，分子中含有碳碳三键。乙炔分子的碳原子采用什么杂化？它的杂化轨道用于形成什么化学键？怎么理解它存在碳碳三键？新知讲解2s2p2s2psp2个 sp 杂化轨道跃迁 sp杂化乙炔 中心原子C的sp杂化新知讲解乙炔 中心原子C的sp杂化过程课堂小结杂化类型sp3sp2参与杂化轨道1个s,3个p1个s,2个p杂化轨道数4个sp33个sp2杂化轨道间夹角10928120空间结构正四面体平面三角形实例CH4 C
8、Cl4、NH4+CH2=CH2 BF3 杂化轨道类型杂化轨道类型sp1个s,1个p2个sp180直线形CHCH、BeCl2课堂练习1.价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。()2.NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。()3.五原子分子的空间结构都是正四面体形。()4.杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。()5.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形。()6.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。()1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)课堂练习2.在BrCH=CHBr分子中,CBr键采用的成键轨道是()A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-pC谢谢观看
