2.2.1 雜化軌道理論 課件-高二化學魯科版（2019）選擇性必修2

第2章

微粒間的相互作用于物質性質第2節

共價鍵與分子的空間結構第1課時

雜化軌道理論鮑林1954年因在化學鍵方面的工作取得諾貝爾化學獎，1962年因反對核彈在地面測試的行動獲得諾貝爾和平獎，成為獲得不同諾貝爾獎項的兩人之一。鮑林被認為是20世紀對化學科學影響最大的人之一，他所撰寫的《化學鍵的本質》被認為是化學史上最重要的著作之一。他所提出的許多概念：電負度、共振理論、價鍵理論、雜化軌道理論、蛋白質二級結構等概念和理論，如今已成為化學領域最基礎和最廣泛使用的觀念。1.了解雜化軌道理論的基本內容。2.在理解雜化軌道理論的基礎上，對分子的空間構型進行解釋和預測。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類型對分子空間結構的影響。(宏觀辨識與微觀探析)2.通過雜化軌道理論的學習,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的思維模型。(證據推理與模型認知)

體會課堂探究的樂趣，汲取新知識的營養，讓我們一起吧！進走課堂復習回顧原子間通過共用電子形成的化學鍵叫共價鍵。共價鍵具有飽和性和方向性，所以原子間以共價鍵形成的分子具有一定的空間結構。一些典型分子的空間結構HCl180oH2O104.5°NH3107.3°CH4109°28'

寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結合形成CH4，而不是CH2？C原子（軌道表示式）1s22s22p2H電子排布圖1s1【交流討論】2s2p激發根據價鍵理論，原子之間若要形成共價鍵,它們的價電子中應當有未成對的電子。2s2p甲烷分子的正四面體結構是怎樣形成的呢？雜化4個sp3雜化軌道自旋狀態相同sp3雜化：

一個2s軌道與3個2p軌道重新組合成4個相同的軌道,且空間分布均勻。通常,有幾個原子軌道參加雜化,雜化后生成的雜化軌道的數目就有幾個?；鶓B碳原子激發態

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-SP3σ鍵，從而構成一個正四面體形的分子。109°28’109°28’xyzxyzzxyzxyz109°28′雜化類型參與軌道雜化軌道雜化軌道間夾角每個雜化軌道成分雜化軌道立體構型雜化軌道示意圖實例sp31個ns3個np4個sp3

109.5°?個ns?個np正四面體CH4SiF4…xyzxyzzxyzxyzsp3雜化4個能量相同的sp3雜化軌道理論支撐——雜化軌道理論鮑林（Pauling-L）

原子成鍵時，為了增強成鍵能力，同一原子中能量相近的幾個原子軌道可以重新組合，能量重新分配，形成一組能量相同、形狀相同、空間取向不同的新的原子軌道，且軌道總數不變。

這種原子軌道重新組合的過程稱為原子軌道的雜化，所形成的新的原子軌道稱為雜化軌道。概念：（1）原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發生，孤立的原子不發生雜化。（2）只有能量相近、不同類型的原子軌道才能雜化，得到的雜化軌道能量相同。有多少原子軌道發生雜化就形成多少個雜化軌道。（3）原子軌道雜化三步：激發、雜化、重疊，形成σ鍵。（4）雜化后軌道伸展方向、形狀發生改變。雜化軌道間的夾角分布最大化。（盡量遠離，使相互間的排斥能最?。?）雜化軌道的電子云一頭大，一頭小，成鍵時利用大的一頭，可以使電子云重疊程度更大，從而形成穩定的化學鍵。即雜化軌道增強了成鍵能力。特別提醒：1.請推測乙烷中C原子的雜化方式？閱讀教材，了解、分析乙烯、乙炔、苯分子的結構，討論下列問題：1、確定乙烯、乙炔、苯分子的結構式、空間結構、鍵角。2、分析原子在成鍵過程中的原子軌道雜化方式及成鍵類型。聯想·質疑雜化類型參與軌道雜化軌道雜化軌道間夾角每個雜化軌道成分雜化軌道空間結構雜化軌道示意圖實例sp21個ns2個np3個sp2

120°1/3個ns2/3個np平面三角形BF3CH2O...圖示分析理論分析請類比sp3雜化，小組合作分析sp2雜化方式，完成下表:xyzxyzzxyz120°側視圖激發態2s2p激發基態2s2p雜化2p3個sp2雜化軌道1個2p軌道sp2乙烯分子(C2H4)中碳原子的SP2雜化過程σσσσσπσσσσσπsp2雜化軌道只能形成3個σ鍵，未參與雜化的2p軌道能形成1個π鍵。分子空間結構：平面形分子

BF3分子是平面正三角形，F原子位于正三角形的三個頂點，B原子位于分子中心，分子中鍵角均為120o，雜化軌道理論如何解釋？動動腦？動動腦？*17雜化類型參與軌道雜化軌道雜化軌道間夾角每個雜化軌道成分雜化軌道立體構型雜化軌道示意圖實例sp1個ns1個np2個sp180°1/2個ns1/2個np直線形BeCl2CO2…請類比sp3和sp2雜化方式，獨立分析sp雜化形式，完成下表理論分析圖示分析激發態2s2p激發基態2s2p雜化2個sp1雜化軌道2個2p軌道2psp1乙炔分子(C2H2)中碳原子的SP雜化過程πCCHHσπσσσσσππSP雜化軌道只能成2個σ鍵,2p能形成2個π鍵。分子空間結構：直線形分子試試看？試試看？氣態BeCl2分子是直線形，Cl原子位于Be原子的兩側，BeCl2分子中鍵角為180o

。雜化軌道理論如何解釋？當雜化軌道全部用于形成σ鍵時（等性雜化）雜化類型sp1sp2sp3用于雜化的原子軌道及數目sp軌道夾角雜化軌道示意圖實例分子結構示意圖分子結構112311109.5°120°180°BeCl2BF3CCl4直線形平面三角形正四面體形鍵角=軌道夾角思考：氮原子的價電子排布式為2s22p3，三個2p軌道各有一個未成對電子，可分別與一個H原子的1s電子形成一個σ鍵，不須雜化。但事實是：氮原子形成了四個sp3雜化軌道，且鍵角是107.3°，空間結構為三角錐形，怎么解釋?NH3107.3°sp3雜化氨分子(NH3)氮原子SP3雜化，形成氨的過程基態2s2psp3雜化軌道與3個H原子成3個σ鍵孤對電子σσσ分子空間結構：三角錐形孤對電子價層中的σ成鍵電子對與孤對電子都要占有雜化軌道,且相互排斥,其中孤對電子對成鍵電子的排斥能力較強,故偏離109°28',變成為鍵角107.3°。試一試：氧原子的價電子排布式為2s22p4，兩個2p軌道各有一個未成對電子，可分別與一個H原子的1s電子形成一個σ鍵，不須雜化。但事實是：氧原子形成了四個sp3雜化軌道，且鍵角是104.5°，空間結構為角形，怎么解釋?sp3雜化與2個H原子成2個σ鍵H2O分子中氧原子的雜化過程基態2s2psp3雜化軌道孤對電子H2O呈角形結構。水分子的鍵角本應109°28',但由于有2對孤對電子的斥力,該鍵角變小,成為104.5°。104.5°σσ由于孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子的結構與雜化軌道的形狀有所區別。如水分子中氧原子的sp3雜化軌道有2個是由孤對電子占據的，其分子不呈正四面體結構，而呈角形，鍵角104.5°

；氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有1個由孤對電子占據，氨分子不呈正四面體結構，而呈三角錐形，鍵角107.3°。當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時（不等性雜化）注意（1）雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納孤對電子，若還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵。（2）雜化軌道間的夾角與分子內的鍵角不一定相同，中心原子雜化類型相同時孤對電子越多，鍵角越小。如NH3分子中的氮原子與CH4分子中的碳原子均以sp3雜化，但鍵角分別為107.3°和109.5°。

苯分子是平面正六邊形，鍵角是120°，試用雜化軌道理論進行解釋？苯分子(C6H6)中碳原子的雜化過程激發態2s2p激發基態2s2p雜化2p3個sp2雜化軌道1個2p軌道sp2σσσ六個C原子形成一個正六邊形σσσσσσσσσC6H6的大π鍵分子空間結構：平面形分子分子的空間結構雜化軌道理論中心原子價層電子對數的計算根據VSEPR模型判斷分子的空間結構形形色色的分子直線形、角形三角錐形、平面三角形四面體形模型觀微粒觀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SO2B.CH4與NH3C.BeCl2與BF3D.C2H2與C2H4B2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br鍵采用