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雜 化 軌 道 理 論
請寫出氫原子、碳原子的軌道表示式
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1s
H
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1s
2s
2p
C
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H
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C
畫出其價層電子的電子云輪廓圖
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甲烷結構
按照我們學習過的價鍵理論，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構型的甲烷分子。
一、雜化軌道理論
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構提出的。
在外界條件影響下，原子內部能量相近的原子軌道發生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。
原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。
軌道雜化的過程：激發→雜化→軌道重疊
1. 概念
2. 要點
①軌道雜化后原子軌道數不變；
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；
一、雜化軌道理論
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109°28′
1. sp3雜化軌道 —— CH4 分子的形成
sp3雜化軌道是由一個ns軌道和三個np軌道雜化而得。
sp3雜化軌道的夾角為109°28′，呈空間正四面體形 (如CH4、CF4、CCl4)。
二、雜化軌道的類型
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120°
sp2雜化軌道是由一個ns軌道和兩個np軌道雜化而得。
sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形(如BF3)
sp2雜化后，未參與雜化的一個np軌道可以用于形成π鍵，如乙烯分子碳碳雙鍵的形成。
2. sp2雜化軌道 —— BF3分子的形成
二、雜化軌道的類型
B 原子基態電子排布軌道表示式
2. sp2雜化軌道 —— BF3分子的形成
二、雜化軌道的類型
3. sp雜化軌道 —— BeCl2分子的形成
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180°
sp雜化軌道是由一個ns軌道和一個np軌道雜化而得。sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形(如BeCl2)。雜化后的2個sp雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發生重疊，形成2個σ鍵，構成直線形的BeCl2分子。
sp雜化后，未參與雜化的兩個np軌道可以用于形成π鍵，如乙炔分子中的C≡C鍵的形成。
二、雜化軌道的類型
Be 原子基態電子排布軌道表示式
3. sp雜化軌道 —— BeCl2分子的形成
二、雜化軌道的類型
三、雜化軌道與分子空間構型
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
2. 當沒有孤電子對時，能量相同的雜化軌道彼此遠離，形成的分子為對稱結構
3. 當有孤電子對時，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也發生變化。
雜化軌道與分子的空間結構的關系
雜化類型 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
1個ns和1個np
1個ns和2個np
1個ns和3個np
180°
120°
109°28′
BeCl2
BeF3
CH4
直線形
平面三角形
正四面體
三、雜化軌道與分子空間構型
應用VSEPR模型和雜化軌道理論預測和解釋分子的空間結構
原子總數 分子 中心原子的孤電子對數 價層電子對數 雜化軌道的類型 分子的空間結構
3 CO2 （4-2×2）÷2=0 0+2=2 sp雜化 直線
SO2 （6-2×2）÷2=1 1+2=3 sp2雜化 V形
HCN （4-1×1-1×3）÷2=0 0+2=2 sp雜化 直線形
4 CH2O （4-2×1-1×2）÷2=0 0+3=3 sp2雜化 平面直線形
H3O+ （6-1-3×1）÷2=1 1+3=4 sp3雜化 三角錐形
5 SO42－ （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為sp3，鍵角為什么依次減小？
CH4、NH3、H2O中心原子上的孤電子對數依次為0個、1個、2個。
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比較鍵角大小時有什么方法？
雜化類型不同時，鍵角：sp＞sp2＞ sp3
雜化類型相同時，孤電子對數越多，鍵角越小
判斷分子或離子中心原子的雜化類型的一般方法：
主族元素：
中心原子的雜化軌道數
= 價層電子數
= σ鍵電子對數（中心原子結合的電子數）+ 孤電子對數
規律：
當中心原子的價層電子對數為4時，其雜化類型為sp3雜化。
當中心原子的價層電子對數為3時，其雜化類型為sp2雜化。
當中心原子的價層電子對數為2時，其雜化類型為sp雜化。
通過看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵來判斷中心原子的雜化類型。
規律：
如果有1個三鍵或兩個雙鍵，則其中有2個π鍵，用去2個p軌道，形成的是sp雜化。
如果有1個雙鍵則其中必有1個π鍵，用去1個P軌道，形成的是sp2雜化；
如果全部是單鍵，則形成sp3雜化。
判斷分子或離子中心原子的雜化類型的一般方法：
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.下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結構為直線形且分子中沒有形成π鍵的是（ ）
A.CH≡CH B.CO2 C.BeCl2 D.BF3
C
3.下列有關甲醛(HCHO)分子的說法正確的是（ ）
①C原子采取sp雜化
②甲醛分子為三角錐形結構
③C原子采取sp2雜化
④甲醛分子為平面三角形結構
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
C
4.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
5.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
6.乙烯分子中含有4個C—H和1個C==C，6個原子在同一平面上。下列關于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是（ ）
①每個C原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個sp雜化軌道
②每個C原子的2s軌道與2個2p軌道雜化，形成3個sp2雜化軌道
③每個C原子的2s軌道與3個2p軌道雜化，形成4個sp3雜化軌道
④每個C原子的3個價電子占據3個雜化軌道，1個價電子占據1個2p軌道
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
B

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