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第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
課時3 雜化軌道理論簡介
1. 能夠運用雜化軌道理論對分子空間結(jié)構(gòu)
進行解釋和預測。
2. 能正確判斷中心原子的雜化類型。
請寫出氫原子、碳原子的軌道表示式
畫出其價層電子的電子云輪廓圖
↑↓
1s 2s 2p
↑↓
↑
↑
↑
1s
H
C
H
C
x
z
y
按照我們已經(jīng)學過的價鍵理論，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構(gòu)型的甲烷分子
甲烷結(jié)構(gòu)
2s 2p
↑↓
↑
↑
2s 2p
↑
↑
↑
↑
sp3
↑
↑
↑
↑
躍遷
雜化
基態(tài)
激發(fā)態(tài)
雜化軌道
H
1s
H
1s
H
1s
H
1s
C
sp3
sp3
109°28′
雜化軌道理論
1. 概念：
外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來，重新組合新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。
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。
2. 要點：
① 軌道雜化后原子軌道數(shù)不變；
② 雜化后的新軌道能量、形狀都相同；
③ 只有中心原子里能量相近的原子軌道才能發(fā)生軌道雜化；
④ 雜化軌道只用于形成 σ 鍵或容納孤電子對，不形成 π 鍵；
⑤ 未參與雜化的 p 軌道，可用于形成 π 鍵；
sp
sp
sp2
sp2
sp2
sp3
sp3
sp3
sp3
雜化軌道理論
sp
sp
sp2
sp2
sp2
sp3
sp3
sp3
sp3
最小排斥，最大夾角
sp 雜化
軌道重排
180°
直線形
sp2 雜化
軌道重排
120°
平面三角形
sp3 雜化
軌道重排
109.5°
正四面體形
雜化軌道理論
雜化軌道理論
3. 類型：
① sp3 雜化
（以 NH3 和 H2O 為例）
氮原子的 3 個 sp3 雜化軌道與 3 個氫原子的 1s 原子軌道重疊形成 3 個N-H σ 鍵，另外 1 個 sp3 雜化軌道中占有孤電子對
2s 2p
↑↓
↑
↑
↑
sp3
↑↓
↑
↑
↑
氧原子的 2 個 sp3 雜化軌道與 2 個氫原子的 1s 原子軌道重疊形成 2 個 O-H σ 鍵，另外 2 個 sp3 雜化軌道中占有孤電子對
2s 2p
↑↓
↑↓
↑
↑
sp3
↑↓
↑↓
↑
↑
雜化軌道理論
3. 類型：
② sp2 雜化
（以 BF3 為例）
2s 2p
↑↓
↑
2s 2p
↑
↑
↑
躍遷
sp2 雜化
sp2
↑
↑
↑
120°
平面三角形
雜化軌道理論
3. 類型：
③ sp 雜化
（以 BeCl2 為例）
180°
直線形
2s 2p
↑↓
2s 2p
↑
↑
躍遷
sp 雜化
sp
↑
↑
Be
Cl
Cl
原子總數(shù) 分子 中心原子的 孤電子對數(shù) 價層 電子對數(shù) 雜化軌道 的類型 分子的
空間結(jié)構(gòu)
3 CO2
SO2
HCN
4 CH2O
H3O+
5 SO42-
應(yīng)用 VSEPR 模型和雜化軌道理論預測和解釋分子的空間結(jié)構(gòu)
(4-2×2)÷2＝0
0+2＝2
sp雜化
直線形
(6-2×2)÷2＝1
1+2＝3
sp2雜化
V形
(4-1×1-1×3)÷2＝0
0+2＝2
sp雜化
直線形
(4-2×1-1×2)÷2＝0
0+3＝3
sp2雜化
平面三角形
(6-1-3×1)÷2＝1
1+3＝4
sp3雜化
三角錐形
(6+2-4×2)÷2＝0
0+4＝4
sp3雜化
正四面體形
CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都是sp3，鍵角為何依次減小？
CH4、NH3、H2O 中心原子上的孤電子對數(shù)依次為0、1、2。
價層電子對斥力大小：孤電子對＞成鍵電子對；孤電子對越多，鍵角越小。
從雜化軌道理論的角度，如何比較鍵角大小？
雜化類型不同時，鍵角： sp＞sp2 ＞ sp3
雜化類型相同時，孤電子對數(shù)越多，鍵角越小
知識點都掌握了嗎？來做幾道題檢測下~
【例1】關(guān)于原子軌道的說法正確的是（ ）
A．凡是中心原子采取 sp3 雜化的分子，其幾何構(gòu)型都是正四面體
B．CH4 分子中的sp3 雜化軌道是由 4個H 原子的 1s 軌道和 C 原子的 2p 軌道混合形成
C．sp3 雜化軌道是由同一個原子中能量相近的 s 軌道和 p 軌道雜化形成的一組新軌道
D．凡 AB 型的共價化合物，其中中心原子 A 均采用 sp3 雜化軌道成鍵
題型一：雜化軌道理論
C
【變1】下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是（ ）
A．雜化軌道可用于形成 σ 鍵，也可用于形成π鍵
B．雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對
C．NH3 中N原子的 sp3 雜化軌道是由N原子的 3 個 p 軌道與 H 原子的 1 個 s 軌道雜化而成的
D．在乙烯分子中 1 個碳原子的 3 個 sp2 雜化軌道與 3 個氫原子的 s 軌道重疊形成 3 個 C—H σ 鍵
題型一：雜化軌道理論
B
【例2】下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納1對孤電子對的是 （ ）
A．CH4、NH3、H2O
B．CO2、BBr3、SO32-
C．C2H4、SO2、BeCl2
D．NH3、PCl3、H3O+
題型一：雜化軌道理論
D
【例3】計算下列各微粒中心原子的雜化軌道數(shù)(價層電子對數(shù))，判斷中心原子的雜化軌道類型，寫出VSEPR模型名稱。
(1)CS2_______、_______、____________；
(2)NH3_______、_______、____________；
(3)H2O_______、_______、____________；
(4)PCl3_______、_______、____________；
(5)BCl3_______、_______、____________；
題型一：雜化軌道理論
2
sp
直線形
4
sp3
正四面體形
4
sp3
正四面體形
4
sp3
正四面體形
3
sp2
平面三角形
【例4】下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納1對孤電子對的是 （ ）
A．CH4、NH3、H2O
B．CO2、BBr3、SO32-
C．C2H4、SO2、BeCl2
D．NH3、PCl3、H3O+
題型一：雜化軌道理論
D
【例5】下列有機物分子中的碳原子既有 sp3 雜化又有 sp 雜化的是（ ）
A．CH3CH=CH2 B．CH3-C≡CH C．CH3CH2OH D．CH≡CH
題型一：雜化軌道理論
B
知識導圖

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