杂化轨道理论-(公开课).ppt

1、第二节 分子的立体结构 （杂化轨道理论）,2013.2,直线形,平面三角形,正四面体,V 形,三角锥形,二、价层电子对互斥模型(VSEPR模型),一、形形色色的分子,复 习 回 顾,3.如果C原子就以个s轨道和个p轨道上的单电子，分别与四个原子的s轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH分子的实际情况是否吻合？,思考与交流,1.回忆： CH分子中C原子形成几个共价键？分子空间构型怎样？,2.写出基态C原子价电子的电子排布图,并推测：CH分子的C原子怎样才能形成四个共价键？,键长、键能相同，键角相同为10928,2s 2px 2py 2pz,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂

2、化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同的sp3杂化轨道，夹角109 28 ,正四面体形。,三、杂化轨道理论简介,激发,杂化,sp3 杂化,C原子由1个2s轨道和3个2p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。,为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。,四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成

3、了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3键，形成一个正四面体构型的分子。,通过以上的学习，以CH4为例，谈谈你对“杂化”及“杂化轨道”的理解。,1.C原子为什么要进行“杂化”？2.什么是杂化？C原子是如何进行“杂化”的？3.“杂化轨道”有哪些特点？,思考与交流,在形成分子时，由于原子的相互影响，同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道这种轨道重新组合的过程称为原子轨道的“杂化”（混合平均化）,1. 杂化轨道概念,三、杂化轨道理论简介,2.杂化轨道理论的要点,(1) 发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 (2) 参加杂

4、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）。 (3) 杂化轨道的能量、形状完全相同。 (4) 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；杂化后原子轨道方向 改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠 (5) 杂化轨道在空间构型上都具有一定的对称性（以 减小化学键之间的排斥力）。 (6)分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。 (7)杂化轨道只能用于形成键，不能用于形成键。,实验测得: 两个共价键，直线形分子（键角180）ClBeCl,探究1：BeCl2分子的形成,Be原子价电子排布式：2s2 没有未成对电子,Cl,Cl,Be,一个2s 和一个2 p 轨道

5、杂化,形成sp杂化轨道,为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为180 。,sp杂化轨道的形成和空间取向示意图,每个sp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，呈直线型。,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 BeCl2分子的形成,BeCl2分子结构,规律：第A族、B族元素与第A族元素所形成的MX2型共价化合物，中心原子采取sp杂化。如BeBr2、HgCl2。,实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角120）。,B原子价电子排布式：2s22p1，有一个未成对电子,探究2：BF3 分子的

6、形成,1个2s 轨道与2个2p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。,sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图,sp2 杂化 BF3分子的形成,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。,规律：第A族元素与第A族元素所形成的MX3型共价化合物，中心原子采取sp2杂化。如BBr3。,sp3杂化 CH4分子的形成,sp3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

7、头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为10928，正四面体形,规律：第A族元素与第A族、A族元素所形成的MX4型共价化合物，中心原子采取sp3杂化。如CCl4、SiF4、CHCl3。,3.三种sp杂化轨道类型的比较,1个s + 2个p,1个 s + 1个p,1个s + 3个p,2个sp杂化轨道,3个sp2 杂化轨道,4个sp3 杂化轨道,180,120,10928,直线形,平面三角形,正四面体形,BeCl2,BF3,CH4,用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。（1）CH2CH2 （2）CHCH,提醒：杂化轨道只能用于形成键或容纳孤

8、对电子，剩余的未杂化p轨道还可形成键。,应用反馈,C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键.各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化。两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成键。 各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所

9、以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,注意：杂化轨道一般形成键，没有杂化的p轨道形成键。,根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？,CC,sp3,sp2,sp,CC,CC,问题探究,注意：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子,杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数= 中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,4.中心原子杂化类型判断的一般方法,知识小结,三、杂化轨道理论简介1. 杂化轨道概念2.杂化轨道理论的要点3.三种sp杂化轨道类型的比较 sp杂化轨道直线形，夹角180 2个sp2杂化轨道平面三角形，夹角1203个sp3杂化轨道正四面体形，夹角109284个4.中心原子杂

10、化类型判断的一般方法杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数= 中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,1：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是ACO2与SO2 BCH4与NH3 ( )CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4,B,2：对SO2与CO2说法正确的是( )A都是直线形结构B中心原子都采取sp杂化轨道C S原子和C原子上都没有孤对电子D SO2为V形结构， CO2为直线形结构,D,课堂练习,3：指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O,4、下列微粒中心元素以sp3杂化的是（ ）AICl4- BClO4- CBrF4+ DSF4,5有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ ） A两个碳原子采用sp杂化方式 B两个碳原子采用sp2杂化方式 C每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成键 D两个碳原子形成两个键,B,B,