資源簡介

(共26張PPT)
2.2.1 雜化軌道理論
學習目標定位
1、了解常見分子的空間構型。
2、理解雜化軌道理論的主要內容，并能用雜化軌道理論解釋或預測某些分子或離子的空間構型。
一、雜化軌道理論
【思考】研究證明，甲烷分子為正四面體結構，C—H 鍵角均為109°28'，但原子之間若要形成共價鍵，價電子中應該有未成對電子，而 C 的價電子排布表示其只有兩個未成對電子，為什么能形成四個共價鍵？即使 2s 軌道上一個電子受外界影響發生躍遷，四個鍵也不應該完全一樣，為什么甲烷是正四面體結構呢？
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的過程叫做原子軌道的雜化，組合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。
一、雜化軌道理論
2. 軌道雜化的過程：激發→雜化→軌道重疊。
雜化后，雜化軌道不僅改變了原有 s 和 p 軌道的空間取向，而且使其在與其他原子軌道成鍵時重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。
一、雜化軌道理論
一、雜化軌道理論
3. 雜化軌道理論的四個要點：
(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。
(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。
判斷正誤
(1)任意能級的s軌道和p軌道都可以形成雜化軌道(　　)
(2)有多少個原子軌道發生雜化就形成多少個雜化軌道(　　)
(3)雜化軌道能量相同(　　)
(4)sp2雜化后軌道數目是2(　　)
(5)sp雜化軌道是直線形，夾角為180°(　　)
×
√
√
×
√
應用體驗
1.能正確表示CH4中碳原子的成鍵方式的示意圖為
A. B.
C. D.
2.ns軌道和np軌道雜化的類型不可能有
A.sp雜化 B.sp2雜化
C.sp3雜化 D.sp4雜化
D
D
二、典型分子空間構型
1. sp3 雜化—— NH3、H2O 與 CH4 分子的形成
(1)CH4 分子的空間構型
(2)sp3 雜化：sp3 雜化軌道是由1個 ns 軌道和3個 np 軌道雜化而得，sp3 雜化軌道的夾角為 109.5°，呈正四面體構型。
二、典型分子空間構型
1. sp3 雜化—— NH3、H2O 與 CH4 分子的形成
(3)sp3 雜化的其他空間構型
NH3、H2O分子中 N 原子和 O 原子的雜化類型分別為 sp3、sp3 雜化。由于 N 原子和 O 原子分別有 1 對和 2 對孤對電子，孤對電子對成鍵電子對的排斥作用較強，且孤對電子數越多，排斥作用越強，使鍵角依次變小。
又因為NH3、H2O分子四個sp3 雜化軌道中已經分別有 1 對和 2 對孤對電子，只有另外軌道中的未成對電子可以和氫原子成鍵，所以空間結構分別成三角錐形和角形。
二、典型分子空間構型
2．sp2雜化——BF3、乙烯分子的形成
(1)BF3分子的形成
(2)sp2雜化：sp2雜化軌道是由1個 ns 軌道和2個 np 軌道雜化而得，sp2 雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。
(3)sp2 雜化后，未參與雜化的1 個 np 軌道可以用于形成 π 鍵，如乙烯分子中的C=C鍵的形成。
二、典型分子空間構型
2．sp2雜化——BF3、乙烯分子的形成
(4)乙烯分子中碳原子的雜化過程如下圖：
乙烯分子中每個碳原子的雜化軌道中含一個未成對電子，兩個碳原子各用一個sp2 雜化軌道形成一個σ鍵，每個碳原子的另外兩個 sp2 雜化軌道分別與兩個氫原子的1s軌道形成一個σ鍵，剩下的一個未參與雜化的 2p 軌道以“肩并肩”的方式重疊，形成一個π鍵。
二、典型分子空間構型
二、典型分子空間構型
3. sp 雜化—— BeCl2 、乙炔分子的形成
(1)BeCl2 分子的形成
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。
二、典型分子空間構型
3. sp 雜化——BeCl2、乙炔分子的形成
(2)sp 雜化：sp 雜化軌道是由1個 ns 軌道和1個 np 軌道雜化而得，sp 雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形。
(3)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、典型分子空間構型
3. sp 雜化——BeCl2、乙炔分子的形成
(4)乙炔分子中碳原子的雜化過程如下圖：
乙炔分子中碳原子的雜化軌道中各含一個未成對電子，兩個碳原子各用一個 sp 雜化軌道形成一個 σ 鍵，再用另外一個 sp 雜化軌道分別與氫原子的 1s 軌道形成一個 σ 鍵，剩下的兩個未參與雜化的 2p 軌道以“肩并肩”的方式重疊，形成兩個 π 鍵。
二、典型分子空間構型
4. 苯分子的空間構型與大π鍵 (P51)
因此苯分子有特殊穩定性，不會使酸性 KMnO4 溶液褪色。
三、雜化軌道類型判斷方法
1. 根據雜化軌道數判斷
對于ABm型分子，中心原子的雜化軌道數＝(中心原子價電子數＋配位原子提供的價電子數)/2，其中配位原子中：鹵素原子、氫原子提供1個價電子，硫和氧原子按不提供價電子計算。
2. 根據共價鍵的類型判斷
(1)中心原子形成 1 個叁鍵，為 sp 雜化，如 CH≡CH、H—C≡N等；
(2)中心原子形成 2 個雙鍵，為 sp 雜化，如 O=C=O、S=C=S等；
(3)中心原子形成 1 個雙鍵，為 sp2 雜化，如CH2=CH2等；
(4)中心原子形成 4 個單鍵，為 sp3 雜化，如 CH4、SiF4 等。
三、雜化軌道類型判斷方法
3. 根據分子(或離子)的空間構型判斷
(1)正四面體形 —— 中心原子為 sp3 雜化；
(2)三角錐形 —— 中心原子為 sp3 雜化；
(3)平面三角形 —— 中心原子為 sp2 雜化；
(4)直線形 —— 中心原子為 sp 雜化；
(5)V形 —— 中心原子可能為 sp3 雜化，也可能為 sp2 雜化。
三、雜化軌道類型判斷方法
4. 有機物中碳原子的雜化類型
(1)根據碳原子形成的 σ 鍵數目判斷
有機物中，碳原子雜化軌道形成 σ 鍵，未雜化軌道形成 π 鍵。
(2)由碳原子的飽和程度判斷
①飽和碳原子采取 sp3 雜化；
②雙鍵上的碳原子或苯環上的碳原子采取 sp2 雜化；
③叁鍵上的碳原子采取 sp 雜化。
跟蹤強化
1、下列有關苯分子中的化學鍵描述正確的是(　　)
A．每個碳原子的 sp2 雜化軌道中的其中一個形成大π鍵
B．每個碳原子的未參加雜化的 2p 軌道形成大π鍵
C．碳原子的三個 sp2 雜化軌道與其他原子形成三個π鍵
D．碳原子的未參加雜化的 2p 軌道與其他原子形成σ鍵
B
跟蹤強化
1.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中磷原子發生sp3雜化，為三角錐形
B.BCl3中硼原子發生sp2雜化，為三角形
C.CS2中碳原子發生sp雜化，為直線形
D.H2S中硫原子發生sp雜化，為直線形
D
跟蹤強化
3.判斷下列中心原子的雜化軌道類型(標“·”的原子為中心原子)。
微粒 雜化軌道數 雜化軌道類型
4　 sp3　
3　 sp2　
4　 sp3　
4　 sp3
4　 sp3
跟蹤強化
2、有關雜化軌道的說法不正確的是(　　)
A．雜化前后的軌道數不變，但軌道的形狀發生了改變
B．sp3、sp2、sp 雜化軌道的夾角分別為 109.5°、120°、180°
C．四面體形、三角錐形、V形分子的結構可以用 sp3 雜化軌道解釋
D．雜化軌道全部參與形成化學鍵
D
跟蹤強化
3、下列關于原子軌道的說法正確的是(　　)
A．凡是中心原子采取 sp3 雜化軌道成鍵的分子，其空間構型都是正四面體形
B．CH4 分子中的 sp3 雜化軌道是由 4 個 H 原子的1s 軌道和 C 原子的 2p 軌道混合起來而形成的
C．sp3 雜化軌道是由同一個原子中能量相近的1個 s 軌道和 3 個 p 軌道重新組合而形成的一組能量相同的新軌道
D．凡 AB3 型的共價化合物，其中心原子 A 均采用 sp3 雜化成鍵
C
跟蹤強化
4、下列對于 NH3 和 CO2 的說法中正確的是(　　)
A．都是直線形結構
B．中心原子都采取 sp 雜化
C．NH3 為三角錐形結構，CO2 為直線形結構
D．N 原子和 C 原子上都沒有孤對電子
C

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