选修三2-2-2杂化轨道理论(公开课用)

§2-2-2杂化轨道理论高二化学张舒1.画出碳原子和氢原子的价电子排布图思考与交流1、碳原子只有两个未成对电子，为什么不形成CH2却能形成CH4？这违背了共价键的饱和性。C价电子排布图H价电子排布图C：2s22p2H：1s12s2p1s2020/3/4C：2s22p2激发2s2p2s2pH价电子排布图H：1s11sCC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，不可能得到四面体构型的甲烷分子。如何解决上述矛盾？用已有旧知解决矛盾1：值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论CH4分子的形成——杂化轨道理论C：2s22p2激发杂化杂化轨道2s2p2s2p三、杂化轨道理论简介----鲍林1、杂化：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型但能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这种重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2、杂化的过程：杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在等过程。激发杂化轨道重叠三、杂化理论简介3.要点：（1）发生轨道杂化的原子一定是中心原子。（2）参与杂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）为使相互间排斥力最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同；（4）原子轨道的杂化类型决定了分子的空间构型。（一）sp3杂化轨道xyzxyzzxyzxyz109°28′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杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/4s轨道和3/4p轨道的成分每两个轨道间的夹角为109°28′空间构型为正四面体型★对于非过渡元素，由于ns和np能级接近，往往采用“sp”型杂化（sp3杂化、sp2杂化、sp杂化）4.类型：2020/3/4B：2s22p1激发杂化sp22s2p2s2p例如：BF3分子的形成sp2杂化轨道未杂化p轨道FFFB（二）sp2杂化轨道xyzxyzzxyzxyz120°每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s轨道和2/3p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。（二）sp2杂化轨道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）CH2＝CH2应用反馈2020/3/4例如：BeCl2分子的形成sp杂化轨道未杂化p轨道Be：2s2激发杂化sp2s2p2s2pClClBe180°（三）sp杂化轨道xyzxyzzxyzxyz180°每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线型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。（三）sp杂化轨道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。（2）CH≡CH应用反馈4、杂化轨道与共价键类型（1）杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。（2）未参与杂化的p轨道，可用于形成π键5、杂化类型判断：=中心原子孤电子对数＋σ键电子对数杂化轨道数=中心原子价层电子对数∴利用中心原子杂化轨道类型可直接判断分子的立体结构代表物杂化轨道数杂化轨道类型VSEPR模型分子立体构型CH4CO2CH2ONH4+SO2NH3H2O4+0=4SP3正四面体正四面体2+1=3SP2平面三角形V形3+1=4SP3三角锥形四面体2+2=4SP3V形四面体2+0=2SP直线形直线形3+0=3SP2平面三角平面三角形4+0=4SP3正四面体正四面体1）杂化类型的判断方法：2）根据杂化类型判断分子构型：杂化前后原子轨道数目不变总之，杂化后的轨道轨道的能量变了轨道的形状变了轨道的伸展方向变了总之，杂化后的轨道杂化轨道成键能力增强了.轨道的成分变了结果当然是更有利于成键！1、鲍林为什么要提出杂化轨道理论？2、什么叫杂化？什么叫杂化轨道？3、为什么要杂化？5、轨道杂化有哪些主要类型？4、任意不同的轨道都可以杂化吗？练习1．请预测下列分子或离子的中心原子的杂化方式和分子的空间几何构型：CO2，；CO32-，；H2S，；PH3，。SP杂化直线形SP2杂化平面三角形SP3杂化V形SP3杂化三角锥形2、BF3是平面三角形，但NF3却是三角锥形，试用杂化轨道理论加以说明。排斥力：孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子对成键电子对-成键电子对练习3．为什么H2O分子的键角既不是90°也不是109°28′，而是104.5°？2020/3/4NCHC123CO4、蛋白质由多肽链组成，其基本单元如下图（1）指出分子中共价键的类型及数目？（2）在图中用小红点标出孤对电子。（3）在此基本单元中，采取SP3杂化的原子为，采取SP2杂化的原子为；【课后作业】试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构sp2杂化谢谢支持！