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第二節　分子的空間結構
第2課時　雜化軌道理論
第二章　分子結構與性質
[學習目標]
1.通過雜化軌道理論的學習， 能從微觀角度理解中心原子的雜化軌道
類型對分子空間結構的影響。
2.掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法， 建立分子空間結構分析思
維模型(重點)。
問題導入
CH4
正四面體甲烷的4個C—H單鍵都應是σ鍵，然而根據價層原子軌道情況，
C原子3個相互垂直的2p 軌道和4個H原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體結構的甲烷分子？
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
6C
↑
↑
↑
1s
1H
為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論

一、雜化軌道及類型
1．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成
形成CH4時，C原子1個2s軌道和3個2p軌道混雜，形成4個能量相等的sp3雜
化軌道。4個sp3雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個C—H σ鍵。
sp3雜化
C：2s22p2
2s
2p
激發
2s
2p
sp3
sp3雜化
2．雜化軌道的形成及特點
形成
軌道的雜化
雜化軌道
特點
原子內部能量相近的原子軌道重新組合
雜化后重新形成一組能量相等的原子軌道
①雜化軌道數等于參與雜化的原子軌道
②雜化改變了原子軌道的形狀、方向
③雜化使原子的成鍵能力增強
一、雜化軌道及類型
sp3
sp3
sp3
sp3
109°28′
3．雜化軌道的類型
類型 sp sp2 sp3
參與雜化的軌道
雜化軌道數目
夾角
空間 結構
舉例
1個s
1個p
2
180°
直線形
CO2 C2H2
1個s
2個p
3
120°
平面
三角形
BF3 C2H4
1個s
3個p
4
109°28′
正四面體形
CH4 CCl4
一、雜化軌道及類型
1.正誤判斷
(1)發生軌道雜化的原子一定是中心原子
(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發生，孤立的原子是不可能發生雜化的
(3)只有能量相近的軌道才能發生雜化
(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵
(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵
(6)2s軌道和3p軌道能形成sp2雜化軌道
√
×
√
√
√
√
思考交流
一、雜化軌道及類型
思考交流
2.(2023·江蘇無錫期中)氨分子的空間結構是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因為
A.兩種分子的中心原子雜化類型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3雜化
B.NH3分子中氮原子形成3個雜化軌道，CH4分子中碳原子形成4個雜化軌道
C.NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強
D.NH3分子中氮元素的電負性比CH4分子中碳元素的電負性大
√
一、雜化軌道及類型
思考交流
3.(2023·浙江溫州期末)根據雜化軌道理論和價層電子對互斥模型判斷，下列說法不正確的是
選項 粒子 中心原子 雜化方式 VSEPR模型 空間結構
A CO2 sp 直線形 直線形
B NH3 sp3 四面體形 三角錐形
C sp2 四面體形 平面三角形
D H3O＋ sp3 四面體形 三角錐形
√
一、雜化軌道及類型
思考交流
4.下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納了1個孤電子對的是
A.CH4、NH3　　　　　　　　　B.BBr3、
C.SO2、BeCl2　　　　　　　　　D.PCl3、H3O＋
√
一、雜化軌道及類型
二、雜化軌道類型與分子空間結構的關系
1．雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對
雜化軌道數＝價層電子對數＝孤對電子對數＋中心原子結合的原子數
(即成σ鍵電子對數)
(1)沒孤電子對：同能量雜化軌道彼此遠離→形成的分子為對稱結構；
(2)有孤電子對：孤電子對占據一定空間且對成鍵電子對產生排斥→
形成的分子的空間結構發生變化。
2．雜化軌道與分子空間結構的關系
(1)雜化軌道全部用于形成σ鍵
雜化軌道類型 sp sp2 sp3
軌道組成
軌道夾角
雜化軌道示意圖
實例
分子的空間結構
一個ns和一個np 一個ns和兩個np 一個ns和三個np
180° 120° 109°28′

BeCl2 BF3 CH4
直線形 平面三角形 正四面體形
二、雜化軌道類型與分子空間結構的關系
(2)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對
雜化軌道類型 sp2 sp3 中心原子所在族 第ⅥA族 第ⅤA族 第ⅥA族
中心原子的孤電子對數
分子空間結構
實例
1 1 2
V形 三角錐形 V形
SO2 NH3、PCl3、PH3 H2O、H2S
二、雜化軌道類型與分子空間結構的關系
1.正誤判斷
(1)雜化軌道的空間結構與分子的空間結構不一定一致
(2)雜化軌道間的夾角與分子內的鍵角一定相同
(3)凡AB3型共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵
(4)NH3分子的空間結構為三角錐形，氮原子的雜化方式為sp3
(5)C2H4分子中的鍵角都約是120°，則碳原子的雜化方式是sp2
√
×
×
√
√
思考交流
二、雜化軌道類型與分子空間結構的關系
思考交流
2.下列分子的空間結構可用sp2雜化軌道來解釋的是
①BF3　② 　　③CH≡CH　④NH3　⑤CH4
A.①②　　　　B.①⑤　　　　C.③④　　　　D.③⑤
√
3.下列中心原子的雜化軌道類型和分子空間結構不正確的是
A.PCl3中P原子為sp3雜化，三角錐形
B. 中N原子為sp3雜化，正四面體形
C.H2S中S原子為sp雜化，直線形
D.SO2中S原子為sp2雜化，V形
√
二、雜化軌道類型與分子空間結構的關系
自我測試
1.C原子在形成化合物時，可采取多種雜化方式。雜化軌道中s軌道成分越多，C元素的電負性越強，連接在該C原子上的H原子越容易電離。下列化合物中，最有可能在堿性體系中形成陰離子的是
A.CH4　　　　　　　　　　B.CH2==CH2
C.CH≡CH　　　　　　　　　D.苯
√
自我測試
2.已知某XY2分子的空間結構為V形，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
√
自我測試
3.按要求回答下列問題：
(1)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型是__________。
sp3、sp2
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是______。
sp2
(3)化合物[H3O]＋ 中陽離子的空間結構為__________，
陰離子的中心原子軌道采取_____雜化。
(4)X的單質與氫氣可化合生成氣體G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的雜化軌道類型是_____。
三角錐形
sp3
sp3
常見物質中心原子的雜化方式
(1)采取sp3雜化：有機物中飽和碳原子、NH3、H2O、金剛石中的碳原子、
(2)采取sp2雜化：有機物中的雙鍵碳原子、BF3、石墨中的碳原子、
苯環中的碳原子等。
(3)采取sp雜化：有機物中的三鍵碳原子、CO2、BeCl2等。
說明　注意結構相似的物質，如CO2與CS2、BF3與BBr3等中心原子的雜化
軌道類型分別相同。
歸納總結
晶體硅中的硅原子、SiO2、 　等。
本節內容結束

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