杂化轨道理论市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

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1、第二节第二节分子立体结构分子立体结构（杂化轨道理论）（杂化轨道理论）第第1页页中心原子中心原子分子分子类型类型中心原子结合原子数代表物代表物空间构型空间构型无孤对电子无孤对电子AB22CO2AB33CH2OAB44CH4有孤对电子有孤对电子AB22H2OAB33NH3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V形形三角锥形三角锥形二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型(VSEPR(VSEPR模型模型)一、形形色色分子一、形形色色分子复复习习回回顾顾第第2页页3.3.假如假如C C原子就以个原子就以个s s轨道和个轨道和个p p轨道上单轨道上单电子，分别与四个原子电子，分别与四个原子

2、s s轨道上单电子重合成轨道上单电子重合成键，所形成四个共价键能否完全相同？这与键，所形成四个共价键能否完全相同？这与CHCH分分子实际情况是否吻合？子实际情况是否吻合？思索与交流思索与交流1.1.回想：回想：CHCH分子中分子中C C原子形成几个共价键？分子原子形成几个共价键？分子空间构型怎样？空间构型怎样？2.2.写出基态写出基态C C原子价电子电子排布图原子价电子电子排布图,并推测：并推测：CHCH分子分子C C原子怎样才能形成四个共价键？原子怎样才能形成四个共价键？第第3页页键长、键能相同，键角相同为键长、键能相同，键角相同为109282s 2px 2py 2pz第第4页页 为为了了处

3、处理理这这一一矛矛盾盾，鲍鲍林林提提出出了了杂杂化化轨轨道道理理论论三、杂化轨道理论介绍三、杂化轨道理论介绍2s2pC基态基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态激发激发杂化杂化第第5页页sp3 杂化杂化第第6页页 四个四个H原子分别以原子分别以1s轨道与轨道与C原子上四个原子上四个sp3杂杂化轨道相互重合后，就形成了四个性质、能量和化轨道相互重合后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同键角都完全相同s-sp3键，形成一个正四面体构键，形成一个正四面体构型分子。型分子。10928第第7页页 经过以上学习，以经过以上学习，以CHCH4 4为例，谈谈你对为例，谈谈你对“杂

4、化杂化”及及“杂化轨道杂化轨道”了解。了解。1.C1.C原子为何要进行原子为何要进行“杂化杂化”？2.2.什么是杂化？什么是杂化？C C原子是怎样进行原子是怎样进行“杂化杂化”？3.“3.“杂化轨道杂化轨道”有哪些特点？有哪些特点？思索与交流思索与交流第第8页页 在形成份子时，因为原子相互影响，在形成份子时，因为原子相互影响，同一同一原子中若干不一样类型、能量相近原子轨道原子中若干不一样类型、能量相近原子轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方向组混合起来，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等新原子轨道成数目相同、能量相等新原子轨道 这种轨道重新组合过程称为原子轨道这种轨道重新组合过

5、程称为原子轨道“杂化杂化”（混合平均化混合平均化）1.1.杂化轨道概念杂化轨道概念三、杂化轨道理论介绍三、杂化轨道理论介绍第第9页页2.2.杂化轨道理论关键点杂化轨道理论关键点 (1)杂化杂化中心各原子中心各原子轨道轨道能量要相近能量要相近同一能级组或同一能级组或相近能级组轨道相近能级组轨道nsnp或或nsnpnd或或(n-1)dnsnp。(2)杂化轨道杂化轨道能量、形状、大小完全相同能量、形状、大小完全相同,都不一样都不一样原来，杂化后原子轨道原来，杂化后原子轨道方向改变方向改变，杂化轨道在成键时，杂化轨道在成键时更更有利于轨道间重合有利于轨道间重合。(3)杂化前后原子杂化前后原子轨道数目不

6、变轨道数目不变：参加杂化轨道数目参加杂化轨道数目=形成杂化轨道数目形成杂化轨道数目=中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数 （4)杂化轨道在杂化轨道在空间构型空间构型上都含有一定上都含有一定对称性对称性（以（以 减小化学键之间排斥力）。减小化学键之间排斥力）。(5)分子构型主要取决于原子轨道分子构型主要取决于原子轨道杂化类型杂化类型。(6)杂化轨道只能用于形成杂化轨道只能用于形成键或容纳孤电子对，键或容纳孤电子对，不不能用于形成能用于形成键键。第第10页页180试验测得试验测得:两个共价键，直线形分子（键角两个共价键，直线形分子（键角180）ClBeCl 探究探究1：BeCl2分子形成分子形

7、成 Be原子价电子排布式：原子价电子排布式：2s2 没有未成对电子没有未成对电子ClClBe3杂化杂化类型类型（1）sp杂化杂化第第11页页一个一个2s 和一个和一个2 p 轨道杂化轨道杂化,形成形成sp杂化轨道杂化轨道第第12页页 为使轨道间排斥能最小，轨道间夹角为为使轨道间排斥能最小，轨道间夹角为180。sp杂化轨道形成和空间取向示意图杂化轨道形成和空间取向示意图第第13页页每个每个sp杂化轨道形状为杂化轨道形状为 一头大，一头小；一头大，一头小；含有含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道成份；轨道成份；两个轨道间夹角为两个轨道间夹角为180，呈，呈直线型。直线型。1个个s 轨道与轨

8、道与1个个p 轨道进行杂化轨道进行杂化,形成形成2个个sp杂杂化轨道。化轨道。BeCl2分子形成分子形成第第14页页BeCl2分子结构分子结构ClClsppxpxClBeCl第第15页页乙炔乙炔(C2H2)分子形成分子形成2s2pC基态基态激发激发2s2p激发态激发态杂化杂化 sp 2p2pCO2分子分子怎样形成?第第16页页 试验测得，三个共价键，试验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角平面三角形分子（键角120）。）。B原子价电子排布式：原子价电子排布式：2s22p1，有一，有一个未成对电子个未成对电子120FFFB 探究探究2：BF3 分子形成分子形成 （2）sp2杂化杂化第第17页页

9、 1个个2s 轨道与轨道与2个个2p 轨道进行杂化轨道进行杂化,形成形成3个个sp2 杂化杂化轨道。轨道。第第18页页sp2杂化轨道形成和空间取向示意图杂化轨道形成和空间取向示意图第第19页页 每个每个sp2杂化轨道形状也为一头大，一头小，杂化轨道形状也为一头大，一头小，含有含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道成份轨道成份,每两个轨每两个轨道间夹角为道间夹角为120，呈呈平面三角形平面三角形 sp2杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行杂化轨道进行杂化,形成形成3个个sp2 杂化轨道。杂化轨道。第第20页页乙烯（乙烯（C2H4）分子形成）分子形成激发激发2s2p激发态激

10、发态2s2pC基态基态杂化杂化 sp2 2p第第21页页苯（苯（C6H6）形成）形成杂化轨道理论解释苯分子结构：杂化轨道理论解释苯分子结构：C为为SP2杂化杂化全部原子（全部原子（12个）处于同一平面个）处于同一平面分子中分子中6个碳原子未杂化个碳原子未杂化2P轨道上轨道上未成对电子重合结果形成了一个未成对电子重合结果形成了一个闭合、环状大闭合、环状大键键形成形成电子云像两个连续面包圈，一个位于平面上面，一个电子云像两个连续面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定体系。位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定体系。C-C(sp2-sp2);C-H(sp2-s)第第

11、22页页大大键键（离域键）（离域键）C6H6第第23页页第第24页页（3）sp3杂化杂化 sp3杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行杂化轨道进行杂化,形成形成4个个sp3 杂化轨道。杂化轨道。每个每个sp3杂化轨道形状也杂化轨道形状也为一头大，一头小，为一头大，一头小，含有含有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道成份轨道成份 每两个轨道间夹角为每两个轨道间夹角为10928，正四面体形，正四面体形CH4分子形成分子形成第第25页页NH3空间构型空间构型第第26页页 不等性杂化不等性杂化第第27页页空间构型空间构型第第28页页第第29页页杂杂 化化 类类 型型spspspsp

12、2 2spsp3 3参加杂化原子轨道 杂杂 化化 轨轨 道道 数数 杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角 空空 间间 构构 型型 实实 例例 3.3.三种三种spsp杂化轨道类型比较杂化轨道类型比较 1个个s+2个个p1个个s+1个个p1个个s+3个个p2个个sp杂化杂化轨道轨道3个个sp2杂化轨道杂化轨道4个个sp3杂化轨道杂化轨道18012010928直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形BeCl2BF3CH4第第30页页 杂化轨道数杂化轨道数 =中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数=中心原子孤中心原子孤对电子对数中心原子结合原子数对电子对数中心原子结合原子数0+2=2sp直线形

13、直线形0+3=3sp2平面三角形平面三角形1+2=3sp2 V形形0+4=4sp3正四体正四体形形1+3=4sp3三角锥形三角锥形2+2=4sp3V形形代表物代表物价层电子对价层电子对数数杂化轨道类型杂化轨道类型 分子结构分子结构CO2CH2OSO2CH4NH3H2O4.4.中心原子杂化类型判断普通方法中心原子杂化类型判断普通方法第第31页页有机物含多中心有机物含多中心C原子杂化方式判断方法：原子杂化方式判断方法：CC sp3杂化杂化CC C=O C=N sp2杂化杂化CC CN SP杂化杂化练习：练习：CH3CH=CHCCCOCOOHNO2N2H4NO2-SO42-CO32-CN-ClO2O

14、F2H3O-HClOAlCl3CS2NH4+第第32页页知识小结三、杂化轨道理论介绍三、杂化轨道理论介绍1.1.杂化轨道概念杂化轨道概念2.2.杂化轨道理论关键点杂化轨道理论关键点3.3.三种三种spsp杂化轨道类型比较杂化轨道类型比较 sp杂化轨道杂化轨道直线形，夹角直线形，夹角1802个个sp2杂化轨道杂化轨道平面三角形，夹角平面三角形，夹角1203个个sp3杂化轨道杂化轨道正四面体形，夹角正四面体形，夹角109284个个4.4.中心原子杂化类型判断普通方法中心原子杂化类型判断普通方法杂化轨道数杂化轨道数=中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数=中心原子孤对电子对中心原子孤对电子对数中心

15、原子结合原子数数中心原子结合原子数第第33页页1：以下分子中中心原子杂化轨道类型相同是：以下分子中中心原子杂化轨道类型相同是 ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 ()CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B 2：对：对SO2与与CO2说法正确是说法正确是()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D3：指出中心原子可能采取杂化轨道类型，并预测分：指出中心原子可能采取杂化轨道类型，并预测分子几何构型。子几何构型。(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4)C12O第第34页页4 4、以下微粒中心元素以、以下微粒中心元素以spsp3 3杂化是（杂化是（）A AIClICl4 4-B BClOClO4 4-C CBrFBrF4 4+D DSFSF4 45 5相关乙炔分子中化学键描述不正确是（相关乙炔分子中化学键描述不正确是（）A A两个碳原子采取两个碳原子采取spsp杂化方式杂化方式 B B两个碳原子采取两个碳原子采取spsp2 2杂化方式杂化方式C C每个碳原子都有两个未杂化每个碳原子都有两个未杂化2p2p轨道形成轨道形成键键 D D两个碳原子形成两个两个碳原子形成两个键键BB第第35页页