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(共20張PPT)
雜化軌道理論
1.了解雜化軌道理論的要點和類型；
2.能運用雜化軌道理論解釋簡單共價分子和離子的空間結構。
質疑——甲烷分子的空間結構
↑
1s1
H
2s2
2p2
↑↓
↑
↑
C
碳原子只有兩個未成對的 2p 電子。若碳原子與氫原子結合，則應形成 CH2；即使碳原子的一個 2s 電子受外界條件影響躍遷到 2p 空軌道，使碳原子具有四個未成對電子，它與四個氫原子形成的分子也不應當是規則的正四面體形結構。
那么，甲烷分子的正四面體形結構是怎樣形成的呢？
雜化軌道理論
萊納斯·卡爾·鮑林
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。
原子軌道的雜化——甲烷的形成
2s
2p
激發
2s
2p
基態碳原子價電子排布
雜化
四個原子軌道
四個sp3原子軌道
sp3
四個sp3原子軌道
sp3
雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新的原子軌道。
sp3雜化軌道是由1個s軌道和3個p軌道雜化而成，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′。
(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。
(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。
雜化軌道理論四要點
四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質、能量和鍵角都完全相同的s—sp3 σ鍵，形成一個正四面體構型的分子。
甲烷分子中的共價鍵
甲烷分子的球棍模型
甲烷分子的填充模型
1.sp3雜化軌道——甲烷的形成
(2) sp2雜化軌道——乙烯的形成
2s
2p
激發
2s
2p
sp2
基態碳原子價電子排布
雜化
一個s軌道和二個p軌道雜化,產生三個等同的sp2雜化軌道，sp2雜化軌道間夾角120°，呈平面三角形。
2p
四個原子軌道
三個sp2原子軌道
乙烯分子中兩個碳原子個以一個sp2雜化軌道重疊形成一個σ鍵，同時以p軌道重疊形成一個π鍵，每個碳原子都以另外兩個sp2雜化軌道分別與兩個氫原子的1s軌道重疊形成兩個σ鍵。
乙烯分子的球棍模型
乙烯分子的填充模型
乙烯分子中的共價鍵
(3) sp雜化軌道——乙炔的形成
2s
2p
激發
2s
2p
sp
基態碳原子價電子排布
雜化
2p
四個原子軌道
兩個sp原子軌道
一個s軌道和一個p軌道雜化，產生兩個等同的sp雜化軌道，sp雜化軌道間夾角180°，呈直線形。
乙炔分子中兩個碳原子的sp雜化軌道沿各自對稱軸形成sp—sp σ鍵，另兩個sp雜化軌道分別與兩個氫原子的1s軌道重疊形成兩個sp—s σ鍵，每個原子的兩個p軌道分別從側面相互重疊，形成兩個相互垂直的p—p π鍵，形成乙炔分子。
乙炔分子的球棍模型
乙炔分子的填充模型
乙炔分子中的共價鍵
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個ns和一個np 一個ns和兩個np 一個ns和三個np
軌道夾角 180° 120° 109°28′
雜化軌道示意圖
實例 C2H2 C2H4 CH4
分子結構示意圖
分子的空間結構 直線形 平面三角形 正四面體形
【聯想·質疑】通過化學必修課程的學習，你已知道苯分子(C6H6)的結構簡式為。從結構簡式來看，苯分子好像具有雙鍵，苯應當具有類似于乙烯的化學性質，能使酸性KMnO4溶液褪色或使溴的四氯化碳溶液褪色，但實驗事實并非如此。那么，苯為什么不能使酸性KMnO4溶液或溴的四氯化碳溶液褪色呢？苯分子中究竟存在怎樣的化學鍵呢？
苯分子中碳原子的雜化方式為sp2雜化，每個碳原子的兩個雜化軌道分別與臨近的兩個碳原子的雜化軌道形成6個C—C σ鍵，組成正六邊形環。每個碳原子的另一個雜化軌道與氫原子的1s軌道形成π鍵，每個碳原子剩余的未雜化的p軌道肩并肩形成大π鍵。苯分子中6個碳原子和6個氫原子在同一平面內，整個分子呈平面正六邊形，鍵角皆為120°。
【交流·研討】氮原子的價電子排布為2s22p3，三個2p軌道中各有一個未成對電子，可分別與一個氫原子的1s電子形成一個σ鍵。如果真是如此，那么三個2p軌道相互垂直，所形成的氨分子中N—H鍵的鍵角應約為90°。但是，實驗測得的氯分子中N—H鍵的鍵角為107.3°。試解釋其鍵角不是90°的原因，并與同學們交流討論。
氮原子的2s和2p軌道發生sp3雜化形成sp3雜化軌道，軌道間夾角為109°28′。氮原子與三個氫原子形成三個σ鍵，在另外一個sp3雜化軌道中，含有一個未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子對的排斥作用較強，使三個N—H鍵的空間分布發生變化，鍵角減小為107.3°，所以NH3為三角錐形。
2s
2p
基態碳原子價電子排布
sp3雜化
四個sp3雜化軌道
請你類比CH4和NH3的例子，用雜化軌道理論解釋H2O的空間結構。
在形成H2O時，O的1個2s軌道和3個2p軌道發生了sp3雜化，
形成了4個sp3雜化軌道，它們在空間的分布呈正四面體形。
其中2個sp3雜化軌道與2個H的1s軌道重疊形成2個O—H
σ鍵；另兩個sp3雜化軌道中已各有兩個電子，不能再與H
的1s軌道重疊。
由于H2O中存在在2對孤對電子，它們對成鍵電子對的排斥作用較強，所以H2O呈V形，鍵角為105°。
1.下列中心原子的雜化軌道類型和分子幾何構型均不正確的是( )
A. CCl4中C原子sp3雜化，為正四面體形
B. BF3中B原子sp2雜化，為平面三角形
C. CS2中C原子sp雜化，為直線形
D. H2S分子中，S為sp雜化，為直線形
D
2.B3N3H6（無機苯）的結構與苯類似，也有大π鍵。下列關于B3N3H6的說法錯誤的是( )
A. 其熔點主要取決于所含化學鍵的鍵能
B. 形成大π鍵的電子全部由N提供
C. 分子中B和N的雜化方式相同
D. 分子中所有原子共平面
A
3.下列中心原子的雜化軌道類型和分子幾何構型不正確的是( )
A. PCl3中P原子sp3雜化，為三角錐形
B. NH4中N原子sp3雜化，為正四面體形
C. H2S中S原子sp雜化，為直線形
D. SO2中S原子sp2雜化，為V形
＋
C

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