杂化轨道理论1.ppt

2022年6月26日星期日淡泊明志，宁静致远！【杂化轨道理论简介【杂化轨道理论简介】昌吉州四中高二化学备课组昌吉州四中高二化学备课组 甲烷分子实测的和甲烷分子实测的和VSEPRVSEPR模型预测的立体结构都是正四面模型预测的立体结构都是正四面体。若认为体。若认为CHCH4 4里的中心原子碳的里的中心原子碳的4 4个价电子层原子轨道个价电子层原子轨道2s2s和和2px2px，2py2py，2pz2pz分别跟分别跟4 4个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠形成原子轨道重叠形成键，键，但碳原子的但碳原子的3 3个个2p2p轨道是相互垂直，而轨道是相互垂直，而2s2s轨道是球形的。用它轨道是球形的。用它跟跟4 4个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子，因此，甲烷分子，因此，VSEPRVSEPR模型理论无法解释甲烷为什么能形成模型理论无法解释甲烷为什么能形成四个相同的轨道？四个相同的轨道？情境创设情境创设鲍林提出杂化轨道理论认为鲍林提出杂化轨道理论认为:当碳原子与当碳原子与4个氢原子形成甲烷个氢原子形成甲烷分子时分子时,碳原子的碳原子的2s轨道和轨道和3个个2p轨道会发生混杂，混杂时保轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角个相同的轨道，夹角10928，成，成为为sp3杂化轨道，形成杂化轨道，形成4个个C-H键，因此，呈正四面体的立体键，因此，呈正四面体的立体结构。结构。三三.杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介1.杂化杂化:在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。 2.杂化过程杂化过程:杂化轨道理论认为杂化轨道理论认为:在形成分子时在形成分子时,通常存在通常存在激发、杂化和轨道激发、杂化和轨道重叠重叠等过程等过程;鲍林认为：鲍林认为：分析：分析：甲烷分子的形成过程：碳原子甲烷分子的形成过程：碳原子2s轨道中轨道中1个电子吸收能量跃迁到个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，空轨道上，这个过程称为这个过程称为激发激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个个2s轨道轨道和和3个个2p轨道轨道“混杂混杂”起来，形成能量相等，成分相同的起来，形成能量相等，成分相同的4个个sp3杂化轨道，杂化轨道，然后然后4个个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个个sp3杂化轨道分别于杂化轨道分别于4个个H原子的原子的1s轨道形成轨道形成4个相同的个相同的键，从而形成甲烷分子为正四面体的空间构型。键，从而形成甲烷分子为正四面体的空间构型。2、杂化轨道的类型：、杂化轨道的类型：(1)sp3杂化：杂化：1个个s轨道和轨道和3个个p轨道会发生混轨道会发生混 杂，得到杂，得到4个相同个相同 的轨道，夹角的轨道，夹角10928，称为，称为sp3杂化轨道。杂化轨道。规律：空间结构：空间正四面体或规律：空间结构：空间正四面体或V V型、三角锥型。型、三角锥型。凡属于凡属于VESPRVESPR模型的模型的AYAY4 4的分子中心原子的分子中心原子A A都采取都采取spsp3 3 杂化类型。杂化类型。例如例如CHCH4 4、NHNH3 3、H H2 2O O等。等。 氮原子价电子的轨道表示式：氮原子价电子的轨道表示式：SPSP3 3杂化轨道杂化轨道SPSP3 3杂化杂化2S2S2 2 2P 2P2 2N:N:SPSP3 3杂化轨道杂化轨道氧原子价电子的轨道表示式：氧原子价电子的轨道表示式：2S2S2 2 2P 2P2 2O:O:SPSP3 3杂化杂化动画视频动画视频 (2) sp2杂化：同一个原子的一个杂化：同一个原子的一个 ns 轨道与两个轨道与两个 np 轨道进行杂轨道进行杂 化组合为化组合为 sp2 杂化轨道。杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。，分子的几何构型为平面正三角形。 动画视频动画视频(3) sp 杂化：同一原子中杂化：同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个杂化成新轨道：一个 s 轨道和一轨道和一 个个 p 轨道杂化组合成两个新的轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。杂化轨道。动画视频动画视频规律：先确定分子或离子的规律：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就比较方便地确定模型，然后就比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。中心原子的杂化轨道类型。思考与交流思考与交流确定确定BF3和和H3O+的中心原子的杂化轨道类型的中心原子的杂化轨道类型BF3中的中的B原子采用原子采用sp2杂化；杂化；H3O+中的中的O原子采用原子采用sp3杂化。杂化。 科学探究科学探究 1 1、写出、写出HCNHCN分子和分子和CHCH2 20 0分子的路易斯结构式。分子的路易斯结构式。2 2用用VSEPRVSEPR模型对模型对HCNHCN分子和分子和CHCH2 2O O分子的立体结构进行预测分子的立体结构进行预测( (用立体结构模型表示用立体结构模型表示) )3 3写出写出HCNHCN分子和分子和CHCH2 20 0分子的中心原子的杂化类型。分子的中心原子的杂化类型。4 4分析分析HCNHCN分子和分子和CHCH2 2O O分子中的分子中的键。键。2.直线型直线型 平面三角型平面三角型3.sp杂化杂化 sp2杂化杂化1.4.HCN分子中有分子中有2个个键和键和2个个键，键，即即C-H和和C-N之间各有一个之间各有一个键，键，另外另外C-N之间有两个之间有两个键。甲醛分键。甲醛分子中子中C-H之间有之间有2个个键，键，C-O之间之间有有1个个键和键和1个个键。键。sp3、sp2和和sp三种杂化轨道在空间的排布三种杂化轨道在空间的排布 总结总结：注意：注意：杂化轨道总是用于构建分子的杂化轨道总是用于构建分子的轨道，未参与杂化的轨道，未参与杂化的p p轨轨 道才能用于构建道才能用于构建键键 。该图最右边画出了未参与该图最右边画出了未参与sp2杂化和杂化和sp杂化的剩余杂化的剩余p轨道与杂化轨轨道与杂化轨道的空间关系道的空间关系未参与未参与sp2杂化的杂化的1个个p轨道垂直于杂化轨道形轨道垂直于杂化轨道形成的平面；未参与成的平面；未参与sp杂化的杂化的2个个p轨道与轨道与sp杂化轨道形成的直线呈杂化轨道形成的直线呈正交关系（即相互垂直）。正交关系（即相互垂直）。 一些多原子分子中心原子的杂化轨道类型。一些多原子分子中心原子的杂化轨道类型。杂化轨道数：杂化轨道数：中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。总结总结：练习：练习：利用杂化轨道理论，探究以下分子的空间构型。利用杂化轨道理论，探究以下分子的空间构型。化学式化学式中心原子中心原子结合的原结合的原子数子数中心原子中心原子含有孤对含有孤对电子对数电子对数杂化轨道杂化轨道空间构型空间构型类型类型数目数目轨道轨道分子分子C2H2HCNC2H4BF3CH2ONH4+H3O+H2O22 22 23 33 33 30 00 00 00 00 0SPSP2 2SPSP2 23 3正三角正三角形形直线直线型型直线型直线型正三角形正三角形平面四边形平面四边形4 43 32 20 01 12 2SPSP3 34 4正正四四面面体体正四面体正四面体三角锥型三角锥型中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数+ +孤对电子对数孤对电子对数= =杂化轨道数杂化轨道数