資源簡介

(共32張PPT)
第二節 分子的空間結構　
第3課時 雜化軌道理論
人教版選擇性必修2
學習目標
1. 認識分子結構以及雜化軌道理論。
2. 分析雜化類型與分子空間結構的關系
學習目標
1.通過認識分子結構以及雜化軌道理論,分析雜化類型與分子空間結構的關系,培養宏觀辨識與微觀探析的核心素養。
2.結合實例了解共價分子具有特定的空間結構,并可運用雜化軌道理論進行解釋,培養證據推理與模型認知的核心素養。
素養目標
情境引入
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。
如何解決這一矛盾呢？
教學過程
為了解決這一矛盾，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。
鮑林
教學過程
一、雜化軌道理論
1.概念： 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。
(1)只有在形成化學鍵時才能雜化
(2)只有能量相近的軌道間才能雜化
2.雜化條件：
教學過程
3. 雜化軌道的特征：
(1)雜化前后軌道數不變
(2)雜化后的新軌道能量、形狀都相同
(3)雜化過程中軌道的方向發生變化
(4) 雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對
4. 常見雜化類型：
sp sp2 sp3
教學過程
二、雜化類型和立體結構
1. sp3 雜化
戰
sp3雜化軌道是由1個ns 軌道和3個np 軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有 s 和 p的成分，sp3 雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結構為正四面體形。
教學過程
二、雜化類型和立體結構
1. sp3 雜化
戰
① CH4中的碳原子sp3雜化（碳的價層電子對為4）
C原子的4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道形成4個s-sp3σ鍵，形成正四面體結構
類似的：CCl4、SiF4、ClO4-等 AB4 型化合物
注意: 烴基中的飽和碳原子也采取sp3雜化
s-sp3σ鍵
教學過程
1. sp3 雜化
戰
② NH3中的N原子sp3雜化（N的價層電子對為4）
NH3為三角錐形，類似的還有NF3、PH3等
N原子的4個sp3雜化軌道分別與3個氫原子的1s軌道形成3個s-sp3σ鍵，剩余1個sp3雜化軌道含一對孤電子對
教學過程
1. sp3 雜化
③ H2O中的O原子sp3雜化（O的價層電子對為4）
O原子的4個sp3雜化軌道分別與2個氫原子的1s軌道形成2個s-sp3σ鍵，剩余2個sp3雜化軌道含2對孤電子對.
H2O的空間結構為V形，類似的還有H2S、SCl2等
教學過程
2. sp2 雜化
sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有 s 和 p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形。
教學過程
戰
① BF3中的B原子sp2雜化（B的價層電子對為3）
B原子的3個sp2雜化軌道分別與3個F原子的2p軌道形成3個p-sp2σ鍵.
BF3的空間結構為平面三角形，類似的還有SO3、NO3-等
2. sp2 雜化
教學過程
② CH2=CH2中的C原子sp2雜化
戰
C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s 軌道形成2個s-sp2σ鍵，另一個sp2雜化軌道與另一個C原子的sp2雜化軌道頭碰頭形成1個σ鍵。兩個C剩余未參與雜化的2p軌道肩并肩形成π鍵
2. sp2 雜化
教學過程
② CH2=CH2中的C原子sp2雜化
注意：有機物中形成雙鍵的碳原子均為sp2雜化
教學過程
3. sp 雜化
sp雜化軌道是由 1個ns軌道和1個np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有 s 和 p 的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形。
教學過程
①BeCl2中Be原子的sp雜化
3. sp 雜化
Be原子的2個sp雜化軌道分別與Cl原子的3p軌道形成σ鍵
Cl
Cl
sp
px
px
教學過程
②CH≡CH分子中碳原子的sp雜化
3. sp 雜化
兩個碳原子的1個sp雜化軌道相互重疊形成sp-sp σ 鍵，另外1個雜化軌道與氫原子1s軌道重疊形成兩個s-sp σ 鍵，未參與雜化的2個2P軌道相互重疊形成2個π鍵。
教學過程
②CH≡CH分子中碳原子的sp雜化
3. sp 雜化
注意：有機物中形成三鍵的碳原子均為sp雜化
教學過程
三、雜化軌道類型與分子空間結構的關系
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道夾角 180° 120° 109°28′
雜化軌道 示意圖
實例 BeCl2 BF3 CH4
分子結 構示意圖
分子空 間結構 直線形 平面三角形 正四面體
1.當雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的空間結構與雜化軌道的空間結構相同
教學過程
2.當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間結構與雜化軌道的形狀有所不同
ABn型分子 中心原子雜化類型 中心原子孤電子對數 空間結構 實例
AB2 sp2 1 V形 SO2
AB3 sp3 1 三角錐形 NH3、PCl3、NF3、H3O＋
AB2或(B2A) 2 V形 H2S、NH2-
教學過程
四、判斷中心原子雜化軌道類型的方法
中心原子的雜化軌道數=價層電子數=σ鍵電子對數 + 孤電子對數
①當中心原子的價層電子對數為4時，其雜化類型為sp3雜化；
②當中心原子的價層電子對數為3時，其雜化類型為sp2雜化；
③當中心原子的價層電子對數為2時，其雜化類型為sp雜化。
雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵。
1. 根據雜化軌道數目判斷
教學過程
2. 根據雜化軌道的空間分布判斷
①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發生sp3雜化
②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發生sp2雜化
③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發生sp雜化
教學過程
①若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發生sp3雜化
②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發生sp2雜化
3. 根據雜化軌道之間的夾角判斷
③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發生sp雜化
sp3
sp3
sp3
sp3
sp2
sp2
sp
sp
sp2
sp2
4. 有機物中根據結構判斷
(1)CH3CH2CH3 (2)CH3CH=CH2 (3)HC≡CCH=CH2
教學過程
教學過程
思考與討論：確定BF3和H3O+的中心原子的雜化軌道類型,并與同學討論
第一步： 計算中心原子孤電子對數
第二步： 計算價層電子對數
第四步： 確定雜化軌道類型
第三步： 確定雜軌道數
3+0＝3
3+1＝4
sp2
sp3
3
4
氨氣分子的空間構型是三角錐形，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軌道類型不同，NH3為sp2型雜化，而CH4是sp3型雜化
B．NH3分子中N原子形成三個雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個雜化軌道
C．NH3分子中有一對未成鍵的孤對電子，它對成鍵電子的排斥作用較強
D．氨氣分子是極性分子，而甲烷是非極性分子
典例1．
【答案】D　
課堂練習
典例2．
【答案】D　
課堂練習
缺電子化合物是指電子數不符合路易斯結構(一個原子通過共享電子使其價層電子數達到8，H原子達到2所形成的穩定分子結構)要求的一類化合物。下列說法錯誤的是(　　)
A．NH3、BF3、BF中只有BF3是缺電子化合物
B．BF3、BF中心原子的雜化方式分別為sp2、sp3
C．BF3與NH3反應時有配位鍵生成
D．BF的鍵角小于NH3
典例3．
課堂練習
8.回答下列問題
(1)圖(a)為S8的結構，其硫原子的雜化軌道類型為______。
(2)氣態三氧化硫以單分子形式存在，其分子的空間結構為____________；固體三氧化硫中存在如圖(b)所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為_____。
(3)COCl2分子中所有原子均滿足8電子構型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個數比為______，中心原子的雜化方式為_____。
平面三角形
sp3
sp3
3∶1
sp2
(4)As4O6的分子結構如圖所示，其中As原子的雜化方式為_______。
(5)AlH4-中，Al原子的軌道雜化方式為______。
sp3
sp3
課堂小結
課后小任務
通過視頻了解苯環中的碳原子雜化類型，了解大π鍵
課后小任務
苯環中C原子均為sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道，碳原子之間的sp2雜化軌道頭碰頭形成σ鍵構成苯環，還有一個sp2雜化軌道與氫原子形成σ鍵，每個C剩余未參與雜化的2p軌道肩并肩形成π鍵，π鍵中的電子被所有碳原子共用，叫做大π鍵，記作π66
感 謝 傾 聽　

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