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1、高一化学竞赛辅导（杂化轨道理论）为了解释分子或离子的立体结构，泡林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。以甲烷分子为例进行解释。SP3 杂化杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程。1、理论要点： 成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道； 参加杂化的原子轨道数= 杂化后的杂化轨道数。总能量不变； 杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的能量补偿。2、杂化轨道的种类（ 1）按参加杂化的轨道分类s p 型： sp 杂化、 sp2 杂化和 sp 3 杂化s p d 型： sp 3 d 杂化
2、、sp3 d 2 杂化注意：杂化轨道总是用于构建分子的轨道，而为参与杂化的P 轨道才能用于构建键。（ 2）按杂化轨道能量是否一致分类凡属于 VSEPR 模型的 AY 4 的分子的中心原子都是采取 SP3 杂化类型，但是杂化的结果不一定相同。如 CH4、 CCl 4、 NH 4+ 、 CHCl 3、 NH 3、H 2O等性杂化 ， 如 C 的 sp3 杂化：4 个 sp3 杂化轨道能量一致。（杂化轨道用于构建不同的键）形成 3 个能量相等的sp 2 杂化轨道，属于等性杂化。判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。3、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp
3、3sp2spsp3d 或 dsp3sp3d2 或 d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面体VSEPR 模型4、用杂化轨道理论解释构型（ 1） sp 杂化BeCl 2 分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。Be：1s22s22p0sp 杂化 :2 条 sp 杂化轨道是直线形分布，分别与2 个 Cl 的 3p 轨道成键，故分子为直线形。sp 杂化， sp-1s， sp-sp 均为键。 C 中未杂化的p y 与另一 C 中未杂化的p y 沿纸面方向形成 键；而 p z 与 p z 沿与纸面垂直的方向形成键。二氧化碳，直线形，C 发生 sp 杂化， C 与 O
4、 之间sp-2px 两个键，所以， O C O成直线形。C 中未杂化的py 与两侧O 的两个 py 沿纸面方向成大键，C 中未杂化的pz 与两侧O的 pz 沿垂直于纸面的方向成键，故CO2 中， C、 O 之间有离域键（两个 43 大 键）。（ 2） sp2 杂化BCl 3 平面三角形构型， B 的 3 个 sp2 杂化轨道呈三角形分布，分别与3 个 Cl 的 3p成 键，分子构型为三角形。属于sp2 杂化。乙烯 C 发生 sp2 杂化， sp2 杂化轨道与 sp2 杂化轨道形成 1 个 CC 键， sp2 杂化轨道与 H 的 1s 轨道形成 4 个 CH 键；未杂化的 p 轨道之间形成 键，
5、故分子中有碳碳双键存在。（ 3） sp3 杂化甲烷C 发生 sp3 杂化， 4 个轨道呈正四面体分布，4 个 sp3 杂化轨道分别与1s 轨道形成键，因没有未杂化的电子（轨道），故 CH4 分子中无双键。4 个H的（ 4） s-p-d 杂化PCl5三角双锥， P： 1s22s22p6 3s23p33d 05 个 sp3d 杂化轨道呈三角双锥形分布，分别与5 个 Cl 的 3p 成 键。空间图形为：（ 5）不等性杂化H 2OO 发生 sp3 不等性杂化：两个含单电子的轨道不成键，故水呈sp3 杂化轨道与2 个 HV 形结构。水分子中的的 1s 轨道形成键，含孤电子对的两个sp3 杂化OH 键的夹
6、角本应为10928，但由于孤电子对的斥力，键角变小，为10445。NH 3N 发生 sp3 不等性杂化：单电子占据的sp3 杂化轨道分别与H 的 1s 成 键，孤对电子占据的sp3 单独占据四面体的一个顶角。由于孤对电子的影响，H N H 键的键角小于10928，为 10718。在等性杂化中由分子构型（与电子对构型一致）可以直接看出杂化方式。但在不等性杂化中，分子结构当然与杂化方式有关，但要知道孤电子对数，方可确定分子构型。关键是电子对构型可以直接标志杂化方式，故电子对构型非常重要。有未参加杂化的电子，一般形成 键或大 键。表 5-2 价层电子对数与分子空间构型杂化键对电孤对电分子分子空类型子
7、对数子对数类型间构型实例2sp2OAB 2直线形BeCl2 、CO23sp23OAB 3平面三角BF3、 BCl 321AB 2V 形NO 2 、4OAB 4正四面体CH 4、 CHCl 3、 CCl 4、 NH 4+、4sp331AB 3三角锥NH 3、 NF3、22AB 2V 形H2O、 SCl2、 ClO 25OAB5双三角锥PCl 、55sp3d41AB4变形四面体32AB 3T 形ClF 323AB 2直线形XeF2、 I 360AB6正八面体662SF、 SiF6sp3d251AB 5四方锥IF 5、 SbF5242AB4平面四方形价层电子对互斥理论局限性：对于复杂的多元化合物无法
8、处理；无法说明键的形成原理和键的相对稳定性。2练习： HgCl 2、 SO42- 、 SOCl2、 PO4 3- 、 TeCl4、 SF4、 AsF5、 XeF4、 SO3、 CO3 、 NO 3 、SO2、 SnCl2、 SO32、离域 键（大 键）1、定义：在多原子分子中如有相互平行的p 轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p 电子在多个原子间运动形成型化学键，这种不局限在两个原子之间的键称为离域 键，或大 键。以 nm 表示。 n 为参与大 键的原子数， m 为大 键的电子数。 nm 中 m = n 时，称正常离域键，如苯分子中含 66 ；m n 时形成多电子离域键，如苯胺分子中含 8
9、7 ； m n 时，缺电子离域大键，如乙硼烷分子中含32 。2、形成大键的条件这些原子都在同一平面上；这些原子有相互平行的 p 轨道； p 轨道上的电子总数小于 p 轨道数的 2 倍。3、化合物分子中的离域键（ 1）苯 C6H6 分子中，每个C 原子均采用sp2 杂化，在生成的 3个 sp2 杂化轨道中， 2个与相邻的 C 原子形成 sp2 -sp2C C 键，生成 C 的六元环，还有1 个 sp2 杂化轨道与 H原子的 s 轨道生成 sp2 sCH键， C、 H 原子都在同一平面上，每个C 原子上未杂化的 p 轨道与分子平面垂直相互重叠，形成一个大键，记作 66 。（ 2）在 CO 32 离
10、子中，中心C 原子用 sp2 杂化轨道与 3 个 O 原子结合，四个原子在同一平面上， C 的另一个 p 轨道与分子平面垂直，其余三个O 原子也各有一个与分子平面垂直的 p 轨道，这四个互相平行的p 轨道上共有四个 p 电子，再加上 CO 32离子中的两个离子电荷共有 6 个电子，生成的大键记为 46 。（ 3） CO2 分子中， C 原子用 sp 杂化轨道与两个氧原子结合，剩下的py 和 pz 轨道分别与两个氧原子的 py 和 pz 轨道形成两个包含三个原子、四个电子的大键，记作 y 34 和z34 。其他化合物的分子中，有许多也含有大键，如 O3 分子中含 34 ， ClO 2 分子中含 35 ，NO 3 、SO3、BF3 中都含 46 。还有一些化合物分子中存在多个大键，如 BeCl 2 和 NO 2中都含二个 34，乙硼烷 B2H 6 分子中含二个 32 。【典型例题】例 1、写出 POCl 3 的路易斯结构式并给出POCl 3 的立体构型。给出 POCl 3 的中心原子的杂化类型。例 2、 BF 3 分子有没有pp 大键？解： BF3 分子的B 原子取 sp2 杂化轨道，并用它跟F 原子形成 3 个
