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(共22張PPT)
第二節
分子的空間結構
雜化
寫出碳原子的核外電子排布圖C
1s22s22p2
甲烷分子呈正四面體形，它的4個C—H的鍵長相同，H—C—H的鍵角為109°28′。根據價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應該是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形的甲烷分子。
一、雜化軌道理論簡介
為了解決分子空間結構與價鍵理論的矛盾，1931年由鮑林等人在價鍵理論的基礎上提出雜化軌道理論，它實質上仍屬于現代價鍵理論，但是它在成鍵能力、分子的空間構型等方面豐富和發展了現代價鍵理論。
在外界條件影響下，原子內部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。
雜化軌道理論四要點
(1)能量相近
原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。
(2)數目不變
形成的雜化軌道數與參與雜化的原子軌道數相等且雜化軌道的能量相同。
(3)成鍵能力增強
雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。
(4)排斥力最小
雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，
不同的雜化軌道伸展方向不同但形狀完全相同。
二、雜化軌道的類型
1. sp3雜化軌道——正四面體形
sp3雜化
基態
激發態
4個sp3雜化軌道
電子
躍遷
雜化
C
每個sp3 軌道形狀為一頭大，一頭小，含有1/4 s軌道和3/4 p軌道的成分
甲烷分子中碳原子的4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C-H σ鍵，呈正四面體形。
2. sp2雜化軌道——平面三角形
sp2雜化
s
p
p
p
p
sp2
sp2雜化：1個s 軌道與2個p 軌道進行的雜化，形成3個sp2 雜化軌道。
→ 每個sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小
→含有 1/3 s 軌道和 2/3 p 軌道的成分
→sp2雜化后，未參與雜化的1個np軌道可以用于形成π鍵
B原子基態電子排布軌道表示式
2s
2p
電子
躍遷
sp2 雜化
——BF3分子的形成
sp2雜化軌道
與F成鍵
F
F
F
B
未參與雜化的p軌道上的電子可用于形成π鍵
——CH2=CH2分子中碳原子的雜化
sp2雜化軌道
2s22p2
C
sp2雜化
電子
躍遷
3. sp雜化軌道——直線形
sp雜化
s
p
p
p
sp
p
p
sp 雜化：1個s軌道與1個p軌道進行的雜化, 形成2個sp雜化軌道。
→sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/2 s軌道和1/2 p軌道的成分
→sp雜化后，未參與雜化的兩個np軌道可以用于形成π鍵
Be原子基態電子排布軌道表示式
2s
2p
電子躍遷
sp雜化
——BeCl2分子的形成
sp雜化軌道
與Cl成鍵
Cl
Cl
sp
px
px
180°
Cl
Cl
Be
σ鍵
σ鍵
未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵
——CH≡CH分子中碳原子的雜化
sp雜化軌道
2s22p2
C
sp雜化
電子
躍遷
雜化類型
sp3
sp2
參與雜化軌道
1個s,3個p
1個s,2個p
雜化軌道數
4個sp3
3個sp2
雜化軌道間夾角
109°28′
120°
空間結構
正四面體
平面三角形
實 例
CH4、CCl4
CH2=CH2、BF3
小結 雜化軌道類型
sp
1個s,1個p
2個sp
180°
直線形
CH≡CH、
BeCl2
雜化軌道數＝價層電子對數
4.雜化軌道類型與VSEPR模型的關系。
雜化軌道數＝價層電子對數
＝中心原子σ鍵電子對數+孤電子對數
價層電子對數 中心原子的 雜化軌道類型 VSEPR 理想模型 理想鍵角
2
3
4
sp
直線形
180°
sp2
平面(正)三角形
120°
sp3
(正)四面體形
109°28′
原子總數 粒子 價層電子對數 雜化軌道類型 空間結構
3 CO2
SO2
H2O
HCN
4 BF3
NH3
H3O+
CH2O
5 CH4
SO42-
2+0=2 sp 直線形
2+1=3 sp2 V形
2+2=4 sp3 V形
2+0=2 sp 直線形
3+0=3 sp2 平面三角形
3+1=4 sp3 三角錐形
3+1=4 sp3 三角錐形
3+0=3 sp2 平面三角形
4+0=4 sp3 正四面體形
4+0=4 sp3 正四面體形
1.下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是( )
A.CO2與SO2 B.CH4與NH3
C.BeCl2與BF3 D.C2H2與C2H4
B
2.下列分子的空間結構可用sp2雜化軌道來解釋的是( )
①BF3　②CH2==CH2　③ ④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
A
3.已知某XY2分子屬于V形分子，下列說法正確的是( )
A.X原子一定是sp2雜化
B.X原子一定為sp3雜化
C.X原子上一定存在孤電子對
D.VSEPR模型一定是平面三角形
C
4.在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成鍵軌道是( )
A. sp-p B. sp2-s
C. sp2-p D. sp3-p
C
2023年湖南卷部分高考題
2. 下列化學用語表述錯誤的是( )
A. HClO的電子式：
B. 中子數為10的氧原子： 188 O
C. NH3分子的VSEPR模型：
D. 基態N原子的價層電子排布圖：
C
S2O32-和SO42-的空間結構都是正四面體形( )
判斷正誤
×
比較分子中的 C-Ga-C 鍵角大小： 。
>
原因是
Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化，所以為平面結構，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化，所以為四面體結構，故夾角較小
2023年湖北卷部分高考題
(1)．用電子式表示K2S的形成：
√
判斷正誤
(2)．用電子云輪廓圖表示H-H的s-s σ 鍵形成的示意圖：
√
9． 價層電子對互斥理論可以預測某些微粒的空間結構。
下列說法正確的是
A．CH4和H2O的VSEPR模型均為四面體
B．SO32-和CO32-的空間構型均為平面三角形
C．CF4和SF4均為非極性分子
D．XeF2和XeO2的鍵角相等
A
(1)由A→B的反應中，乙烯的碳碳_______鍵斷裂(填“π”或“σ”)。
π

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