杂化轨道理论简介课件【知识梳理+点播拓展】高二化学人教版（2019）选择性必修2

人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构学习学习目标：目标：1.认识杂化轨道理论的要点认识杂化轨道理论的要点2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征进一步了解有机化合物中碳的成键特征3.根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 分子的空间构型分子的空间构型第第2课时课时 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介素养目标：素养目标：通过杂化轨道的学习，培养和发展通过杂化轨道的学习，培养和发展“证据证据推理推理与与模型认知模型认知”、“微观探微观探析析”、“科学探究科学探究”的的化学核心素养。化学核心素养。(制作：芙蓉中学制作：芙蓉中学 傅舒求傅舒求)人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构问题与思考问题与思考 我们已经知道，甲烷分子呈正四面体我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形，它的形，它的4个个CH的键长相同，的键长相同，HCH的键角为的键角为10928。按照我们已经学过的价。按照我们已经学过的价健理论，甲烷的健理论，甲烷的4个个CH单键都应该是单键都应该是键键，然而，碳原子的，然而，碳原子的4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3个相互垂直的个相互垂直的2p轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，轨道，用它们跟用它们跟4个个H原子的原子的1s原子轨道重叠，不原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。可能得到正四面体形的甲烷分子。为了解决这一矛盾，为了解决这一矛盾，鲍林鲍林提出了提出了杂化杂化轨道理论轨道理论，杂化轨道理论是一种，杂化轨道理论是一种价健理论价健理论模型。模型。人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构四四、认识杂化轨道理论模型、认识杂化轨道理论模型观察与思考观察与思考观察如下可视化视频，思考观察如下可视化视频，思考sp3杂化轨道是怎么形成的？杂化轨道是怎么形成的？2s 2pCCsp3Cs、px、py、pz杂化杂化激发激发人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构x y z 学习任务学习任务1：什么是：什么是sp3杂化轨道杂化轨道(以碳的价电子为例以碳的价电子为例)x y z x y z x y z 10928Csp3 2p 2s 甲烷分子中甲烷分子中碳原子的碳原子的4个个sp3杂化杂化轨道轨道分别与分别与4个氢原子的个氢原子的1s轨道重轨道重叠叠，形成，形成4个个C-H键键，呈正四面，呈正四面体形。体形。基态基态能量混杂混杂激发态激发态杂化轨道杂化轨道人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构sp3杂化杂化人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构 在在外界条件影响下，外界条件影响下，中心中心原子原子能量相近能量相近的的原子轨道原子轨道发生发生混混杂杂，重新组合成一组新的轨道的过程。，重新组合成一组新的轨道的过程。(1)(1)sp3杂化轨道杂化轨道特点特点：1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成4个个sp3 杂化轨道。杂化轨道。每个每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道轨道的的成分成分。每每两个轨道间的夹角为两个轨道间的夹角为109.28，空间构型为空间构型为正正四面体形。四面体形。(2)(2)杂化轨道理论模型要点杂化轨道理论模型要点：原子轨道杂化：原子轨道杂化：杂化杂化轨道：轨道：原子轨道原子轨道混混杂杂后后形成的一组形成的一组新的新的原子轨道原子轨道。a.杂化轨道杂化轨道数数等于等于参与杂化的原子轨道参与杂化的原子轨道数数b.杂化杂化改变了改变了原子轨道原子轨道的的能量、成分、形状能量、成分、形状和和方向方向人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构 H2O和和NH3的中心原子也是采用的中心原子也是采用sp3杂化的，因此杂化的，因此H2O和和NH3的的VSEPR模模型也是四面体形的，但水分子氧原子的型也是四面体形的，但水分子氧原子的sp3杂化杂化轨道有轨道有2个被孤电子对占据，而个被孤电子对占据，而氨分子的氮原子的氨分子的氮原子的sp3杂化杂化轨道有轨道有1个被孤电子对占据。个被孤电子对占据。105c.杂化杂化使原子的使原子的成键能力增强，有利于轨道间的成键能力增强，有利于轨道间的重叠重叠。满足。满足最小排斥，最最小排斥，最大夹角大夹角分布。分布。d.杂化轨道用于杂化轨道用于形成形成键键和和容纳容纳未参与成键的未参与成键的孤电子对孤电子对(键键是由是由未杂化未杂化的的p轨轨道道来形成来形成的的)。又如：又如：1072s 2pOsp3O孤电子对孤电子对键单电子键单电子2s 2pNsp3N孤电子对孤电子对键单电子键单电子人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构观察与思考观察与思考观察如下可视化视频，思考观察如下可视化视频，思考sp2杂化轨道是怎么形成的？杂化轨道是怎么形成的？2s 2pCCsp2Cs、px、py杂化杂化激发激发2pZ人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构x y z x y z x y z x y z 120Csp2 2pz 2p 2s 基态基态能量混杂混杂激发态激发态杂化轨道杂化轨道学习任务学习任务2：什么是：什么是sp2杂化轨道杂化轨道键单电子键单电子键单电子键单电子：乙烯乙烯CH2=CH2碳原子的碳原子的3 3个个sp2杂化轨道有一个相互重叠形杂化轨道有一个相互重叠形成成键，另外键，另外2 2个杂化轨道与氢原子个杂化轨道与氢原子1 1s轨道重轨道重叠形成两个叠形成两个键，未参与杂化的键，未参与杂化的2 2P轨道相互轨道相互重叠形成重叠形成键。键。人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道轨道的的成分。成分。sp2杂化轨道杂化轨道特征：特征：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成3个个sp2 杂化轨道。杂化轨道。每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为120，呈呈平面三角形。平面三角形。3个个sp2杂化轨道用于形成杂化轨道用于形成键键，未参与杂化的未参与杂化的p轨道轨道用于形成用于形成键键。sp2杂化杂化人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构学习任务学习任务3：什么：什么sp杂化轨道杂化轨道x y z x y z z x y z x y z 180Csp 2py 2pz 2p 2s 基态基态能量混杂混杂激发态激发态杂化轨道杂化轨道键单电子键单电子键单电子键单电子乙炔乙炔CHCH碳原子的碳原子的2 2个个sp杂化轨道有一个相互重叠形杂化轨道有一个相互重叠形成成键，另外键，另外1 1个杂化轨道与氢原子个杂化轨道与氢原子1s1s轨道重轨道重叠形成两个叠形成两个键，未参与杂化的键，未参与杂化的2 2个个2P2P轨道相轨道相互重叠形成互重叠形成2 2个个键。键。人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构每个每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道轨道的的成分。成分。1个个s 轨道与轨道与1个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成2个个sp杂化轨道。杂化轨道。sp杂化轨道杂化轨道特征：特征：两个轨道间的夹角为两个轨道间的夹角为180，呈，呈直线型直线型。2个个sp杂化轨道用于形成杂化轨道用于形成键键，未参与杂化的未参与杂化的2个个p轨道轨道用于形成用于形成2个个键键。sp杂化杂化人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构学习任务学习任务4：怎么判断中心原子的轨化轨道类型：怎么判断中心原子的轨化轨道类型 键电子键电子对数对数价层电子对数价层电子对数 VSEPR模型模型孤电子对数孤电子对数杂化轨道类型杂化轨道类型分子空间结构分子空间结构预测预测解释解释价电子互斥理论价电子互斥理论杂化轨道理论杂化轨道理论(2)形成形成键键的电子只能位于的电子只能位于未杂化未杂化的原子轨道上。的原子轨道上。(1)杂化轨道杂化轨道用于形成用于形成键键或用来容纳未参与成键的或用来容纳未参与成键的孤电子对。孤电子对。(3)中心原子中心原子键键电子对电子对数数+孤电子孤电子对数对数价价层电子层电子对数对数杂化轨道数杂化轨道数BF3如如:33sp2SO42-44sp334BeCl2222sp人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构VSEPR模型与中心原子的杂化轨道模型与中心原子的杂化轨道类型类型典型例子典型例子价层电子对数价层电子对数VSEPR模型模型VSEPR模型模型名称名称杂化轨道数杂化轨道数中心原子的杂化中心原子的杂化轨道类型轨道类型直线形直线形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形四面体四面体四面体四面体正四面体正四面体spsp2sp3sp2sp3sp3CO2SO2SO3H2ONH3CH4价层电子对数价层电子对数=杂化轨道数杂化轨道数中心原子中心原子的杂化轨道的杂化轨道类型类型VSEPR模型模型234spsp2sp3直线形直线形平面三角形平面三角形四面体形四面体形2+022+133+032+243+144+04233444人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构思考与讨论思考与讨论确定确定BF3和和H3O+的中心原子的杂化轨道类型的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论。并与同学讨论。第一步第一步 计算中心原子孤电子对数：计算中心原子孤电子对数：BF3H3O+第二步第二步 计算价层电子对数：计算价层电子对数：3+033+14第三步第三步 确定确定VSEPR模型：模型：第四步第四步 确定杂化轨道类型：确定杂化轨道类型：sp2sp3第三步第三步 确定杂轨道数：确定杂轨道数：34人教版（人教版（20192019）选择性必修二）选择性必修二 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构资料卡片资料卡片等电子原理等电子原理 化学化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和化学键类型等结构特征，这是等电相同