第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)

分子的空間結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)第3課時

雜化軌道理論教學(xué)重點教學(xué)難點1、運用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)；2、VSEPR模型與雜化軌道理論的關(guān)聯(lián)。運用雜化軌道理論解釋含有孤電子對的分子的空間結(jié)構(gòu)。1、結(jié)合實例了解雜化軌道理論的要點和類型(sp3、sp2、sp)；2、能運用雜化軌道理論解釋簡單共價分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。具體目標(biāo)

通過價層電子對互斥模型，知道甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，價鍵理論能否解釋其結(jié)構(gòu)呢？寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結(jié)合形成CH4，而不是CH2？1s2s2pH原子

電子排布圖1s

按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的4個C-H單鍵都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。【溫故知新】如何解決上述矛盾？—為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論C：1s22s22p21931年鮑林提出雜化軌道理論，雜化軌道理論是一種價鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)提出的。（能解釋價層電子互斥理論不能解釋的問題）1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

當(dāng)碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發(fā)生混雜，混雜時保持軌道總數(shù)不變，卻得到四個新的能量相同，方向不同的軌道，

各指向正四面體的4個頂點，夾角為109°28′，稱為sp3雜化軌道。鮑林認(rèn)為：xyzxyzzxyzxyz109°28′基態(tài)激發(fā)態(tài)4個sp3雜化軌道激發(fā)雜化圖2-15sp3雜化軌道C：1s22s22p21.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

這4個軌道是由1個s軌道與3個p軌道雜化形成的。當(dāng)碳原子跟4個氫原子結(jié)合時，碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C-Hσ鍵，因此甲烷呈正四面體形的空間結(jié)構(gòu)。1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合形成一組能量相同、成分相同的新軌道的過程叫做原子軌道的雜化。雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化軌道。(1)雜化軌道定義：①雜化只發(fā)生在形成多原子分子（原子數(shù)目＞2）的過程中，孤立的原子不可能發(fā)生雜化②只有能量相近的軌道才能發(fā)生雜化(如2s、2p)。③混雜前后軌道總數(shù)不變。雜化后的新軌道能量、形狀都相同.通過雜化后再和其他分子成鍵。④軌道成鍵時要滿足化學(xué)鍵間最小排斥原理，使軌道在空間取得最大夾角分布。⑤發(fā)生軌道雜化的一定是中心原子。⑥雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=中心原子的σ鍵電子對數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)⑦雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。

雜化軌道要點：雜化過程1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

（2）原子軌道的雜化過程價層電子空軌道激發(fā)雜化軌道軌道重新組合成對電子中的一個與激發(fā)電子臨近能量相近、類型不同的原子吸收能量軌道總數(shù)目不變，角度和形狀發(fā)生變化，成鍵時釋放能量較多，軌道重疊程度更大，生成的分子更穩(wěn)定sp3雜化軌道1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

（2）原子軌道的雜化過程思考：是否所有的雜化軌道都是sp3雜化？判斷下列物質(zhì)的雜化類型？中心原子核外電子排布式價層電子對數(shù)雜化軌道數(shù)中心原子雜化類型空間構(gòu)型BF3

BeCl2

1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

（3）雜化軌道的類型xyzxyzzxyzxyz109°28′C：1s22s22p21.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論

sp3雜化軌道是由1個ns軌道和3個np軌道雜化形成的，每個sp3雜化軌道都含有

的成分，sp3雜化軌道間的夾角為

，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如圖所示：①sp3雜化——正四面體形（3）雜化軌道的類型109°28′以甲烷CH4中的C為例：sp3雜化以BF3中的B為例：1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論②sp2雜化——平面三角形（3）雜化軌道的類型sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化形成的，每個sp2雜化軌道含有

s

和

p的成分，sp2雜化軌道間的夾角為120°，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。2s2p激發(fā)雜化3個sp2雜化軌道p

B：1s22s22p1xyzxyzzxyzxyz120°-——sp2雜化時還有1個np軌道未參與雜化，如果np上有未成對電子，則用來形成π鍵，如CH2=CH2未參與雜化的p軌道上的電子可用于形成π鍵——分析CH2=CH2分子中碳原子的雜化類型1s22s22p2C:sp2雜化激發(fā)1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論②sp2雜化（3）雜化軌道的類型

Be:1s22s22s2p激發(fā)雜化1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論③sp雜化——直線形（3）雜化軌道的類型

sp雜化軌道是由1個ns軌道和

1個

np軌道雜化形成的，每個sp雜化軌道含有

的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，空間結(jié)構(gòu)為直線形，如圖所示。以BeCl2中的Be為例：p2個sp

雜化軌道xyzxyzzxyzxyz180°13/22——sp雜化時還有2個np軌道未參與雜化，如果np上有未成對電子，則用來形成π鍵，如：CH≡CH未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵1s22s22p2C:sp雜化激發(fā)——分析CH≡CH分子中碳原子的雜化類型1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論③sp雜化（3）雜化軌道的類型

練習(xí).在

中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是()2、sp2

3、sp32、sp3

、sp3

解析：雜化軌道數(shù)＝中心原子上的孤電子對數(shù)＋中心原子的σ鍵個數(shù)。中間的碳原子上的孤電子對數(shù)為0，σ鍵個數(shù)為3，則雜化方式是sp2雜化；兩邊的碳原子上的孤電子對數(shù)為0，σ鍵個數(shù)為4，則雜化方式是sp3雜化。C1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論（3）雜化軌道的類型

價層電子對數(shù)雜化類型σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型名稱分子空間結(jié)構(gòu)實例2sp20直線形直線形BeCl23sp230平面三角形平面三角形BF321V形SnBr24sp340四面體形四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O2.雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

四、雜化軌道理論

雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=中心原子的σ鍵電子對數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)①沒有形成π鍵，采取sp3雜化，如CH4、CCl4等；②形成一個π鍵，采取sp2雜化，如CH2=CH2等；③形成兩個π鍵，采取sp雜化，如CH≡CH、CO2等。1.雜化軌道及其類型四、雜化軌道理論（3）雜化軌道的類型

小結(jié)：以碳原子為中心原子的分子中碳原子的雜化軌道類型：四、雜化軌道理論①雜化只發(fā)生在形成多原子分子（原子數(shù)目＞2）的過程中，孤立的原子不可能發(fā)生雜化②只有能量相近的軌道才能發(fā)生雜化(如2s、2p)。③混雜前后軌道總數(shù)不變，雜化后的新軌道能量、形狀都相同，通過雜化后再和其他分子成鍵。④軌道成鍵時要滿足化學(xué)鍵間最小排斥原理，使軌道在空間取得最大夾角分布。⑤發(fā)生軌道雜化的一定是中心原子，⑥雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=中心原子的σ鍵電子對數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)⑦雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。

回顧前面雜化軌道要點：【課堂練習(xí)】雜化軌道類型與VSEPR模型、分子的立體構(gòu)型的關(guān)系代表物雜化軌道數(shù)=中心原子孤對電子對數(shù)＋σ鍵電子對雜化軌道類型VSEPR模型名稱分子的立體構(gòu)型(略去孤電子對）CO2CH2OSO2SO42-NH4+四、雜化軌道理論【課堂練習(xí)】雜化軌道類型與VSEPR模型、分子的立體構(gòu)型的關(guān)系代表物雜化軌道數(shù)=中心原子孤對電子對數(shù)＋σ鍵電子對雜化軌道類型VSEPR模型名稱分子的立體構(gòu)型(略去孤電子對）CO2CH2OSO2SO42-NH4+0+2=2sp直線形0+3=3sp2平面三角形1+2=3sp2V形直線形平面三角形平面三角形正四面體形0+4=40+4=4sp3正四面體形sp3正四面體形正四面體形四、雜化軌道理論①價電子對之間的夾角越小,排斥力越小。(

)②NH3分子的VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)不一致。(

)③五原子分子的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。(

)④雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數(shù)目相同,但能量不同。(

)⑤