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1、第二节分子的立体结构第二节分子的立体结构第二课时第二课时 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介1苍松优选活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型1.1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成与氢原子结合形成CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2 ？C C原子原子轨道排布道排布图1s22s22p2H H原子原子轨道排布道排布图1s12苍松优选sp3C：2s22p2 由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4个能量与个能量与形状完全相同的轨道。形状完全相同的轨道。我我们把把这种种轨道称之道
2、称之为spsp3 3杂化化轨道道。为了四个了四个杂化化轨道在空道在空间尽可能尽可能远离，使离，使轨道道间的排的排斥最小，斥最小，4 4个个杂化化轨道的伸展方向成什么立体构型道的伸展方向成什么立体构型? ?1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2 2. .杂化条件杂化条件：（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；（2）只有在形成分子的过程中才能会发生杂化。一.杂化轨道理论3 3、杂化轨道特点、杂化轨道特点（1）杂化轨道前后轨道总数不变，形状发生改
3、变，一头大，一头小，杂化后各轨道能量相同。4苍松优选（2）杂化轨道成键时同样遵循互斥理论，满足化学键间排斥力最小，故杂化轨道之间在空间内尽可能远离，呈立体对称结构。5苍松优选（3）杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的P轨道可用于形成键。（4）一个轨道不管有没有电子，只要符合杂化的条件就可能参与杂化。4 4、杂化轨道形成过程、杂化轨道形成过程2s2p2s2psp3激发激发杂化杂化C原子原子sp3杂化轨道形成过程杂化轨道形成过程（1）sp3杂化杂化 6苍松优选sp3杂化轨道的形成过程xxyyzzxxyyzzzzxxyyzzxxyyzz10928 sp3杂化化：1个个
4、s 轨道与道与3个个p 轨道道进行的行的杂化化,形成形成4个个sp3 杂化化轨道。道。 每个每个sp3杂化化轨道的形状也道的形状也为一一头大，一大，一头小，小， 含有含有 1/4 s 轨道和道和 3/4 p 轨道的成分道的成分 每两个每两个轨道道间的的夹角角为109.5， 空空间构型构型为正四面体型正四面体型7苍松优选H H2 2O O原子原子轨道道杂化化2s2p2 对孤孤对电子子杂化杂化价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式 如：CHCH4 4H H2 2O ONHNH3 3NHNH4 4+ +SiClSiCl4 4 8苍松优选sp2杂化轨道的形成过程xxyyzzxxyyzzzzxxy
5、yzzxxyyzz120 每个每个sp2杂化化轨道的形状也道的形状也为一一头大，一大，一头小，小， 含有含有 1/3 s 轨道和道和 2/3 p 轨道的成分道的成分 每两个每两个轨道道间的的夹角角为120，呈呈平面三角形平面三角形 sp2杂化化：1个个s 轨道与道与2个个p 轨道道进行的行的杂化化, 形成形成3个个sp2 杂化化轨道。道。9苍松优选第10页杂化轨道理论问题导学知识点三、杂化轨道与共价键的类型思考讨论用杂化轨道理论分析乙烯的杂化类型及分子空间构型？C的sp2杂化三个相同的sp2杂化轨道指向三角形的三个顶点;未杂化p形成键;杂化轨道间夹角为120。杂化轨道只能形成键或容纳未参与成键
6、的孤电子对，不能形成键；未参与杂化的p轨道可用于形成键。乙乙烯的的sp2杂化化图解解11苍松优选苯环的结构苯环的结构平面正六边形，离域大平面正六边形，离域大键。键。12苍松优选1.1.苯苯环中的碳均是以中的碳均是以spsp2 2杂化成化成夹角角为1201200 0三三个个spsp2 2杂化化轨道道. .2.2.苯苯环中六个碳之中六个碳之间形成形成6 6个个键, ,每个碳与每个碳与氢形成形成1 1个个键. .3.3.苯苯环中六个碳中未中六个碳中未杂化的化的P P轨道彼此形成一道彼此形成一个个大大键. .4.4.形成形成大大键比一般的比一般的键更更稳定定, ,因此苯因此苯环体体现特殊的特殊的稳定性
7、定性13苍松优选sp杂化轨道的形成过程xxyyzzxxyyzzzzxxyyzzxxyyzz180每个每个sp杂化化轨道的形状道的形状为一一头大，一大，一头小，含有小，含有1/2 s 轨道和道和1/2 p 轨道的成分道的成分两个两个轨道道间的的夹角角为180，呈，呈直直线型型 sp 杂化化：1个个s 轨道与道与1个个p 轨道道进行的行的杂化化, 形成形成2个个sp杂化化轨道。道。可形成可形成2键。键。剩下剩下的两个未参与杂化的的两个未参与杂化的p轨道轨道用于用于形成形成键键 。14苍松优选乙炔的成键乙炔的成键15苍松优选第16页杂化轨道理论视频导学知识点二、杂化轨道类型类型类型spsp2sp3参
8、与杂化参与杂化的轨道的轨道杂化轨道杂化轨道数目数目夹角夹角空间构型空间构型举例举例1个s1个p2180直线形CO2 C2H21个s2个p3120平面三角形BF3 C2H41个s3个p410928正四面体形CH4 CCl4第17页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定根据以上事实总结：如何判断一个化合物中心原子杂化类型 及分子空间构型？问题探究第18页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定1、杂化轨道类型的判断杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数0+2=2sp直线形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp
9、3正四面体形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角锥形方法：方法：根据价层根据价层电子对数；电子对数；或杂化轨道夹角或杂化轨道夹角。第19页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定2、杂化轨道立体构型与分子立体构型sp类型sp3sp2杂化轨道构型分子立体构型实例正四面体平面三角直线直线形CO2 C2H2BF3 平面三角形平面形平面形 C C2 2HH4 4V形SO2 CH4 CCl4 正四面体形三角锥形三角锥形 NHNH3 3V形H2O有机物有机物 C C 杂化类型杂化类型饱和饱和C : C : spsp3 3杂化杂化，连接双键连接双键C : C : spsp2 2杂
10、化杂化，连接三键连接三键C : C : spsp杂化。杂化。第20页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定特别提醒：1杂化轨道间夹角与分子内键角不一定相同； NH3中N与CH4中C均sp3杂化，但键角分别为107和109282杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。3杂化轨道符合VSEPR模型，尽量占空间，使它们间斥力最小。第21页习题导学1计算下列各微粒中心原子的杂化轨道数，中心原子的杂化轨道类型，写出VSEPR模型名称。(1)CS2 _、_、_；(2)NH4+_、_、_；(3)H2O _、_、_；(4)PCl3 _、_、_；(5)BCl3 _、_、_。杂
11、化轨道理论孤电子对数结合的原子数2 sp3 sp33 sp2正四面体平面三角直线0+2=2 sp 直线形0+4=4 sp3 正四面体形2+2=4 sp3 四面体形1+3=4 sp3 四面体形0+3=3 sp2 平面三角形第22页习题导学2碳原子有4个价电子，在有机化合物中价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛分子中，碳原子采取sp杂化的分子是(写结构简式，下同)_，采取sp2杂化的分子是_，采取sp3杂化的分子是_。杂化轨道理论有机物有机物 C C 杂化类型杂化类型饱和饱和C : C : spsp3 3杂化杂化， CHCH4 4 、CHCH3 3CHCH3 3等饱
12、和烷烃等饱和烷烃连接双键连接双键C : C : spsp2 2杂化杂化， C C2 2HH4 4 、HCHOHCHO、苯等、苯等连接三键连接三键C : C : spsp杂化杂化。 C C2 2HH2 2 等等CHCHCH2= CH2、 、HCHOCH3CH3第23页杂化类型参与杂化的原子轨道杂化轨道数杂化轨道夹角杂化轨道空间构型种类数目spnsnp11sp2nsnpsp3nsnp12132180直线型120 109.5 34平面三角形正四面体课堂小结杂化轨道理论1掌握杂化轨道的“三个类型” sp、sp2、sp3。2掌握杂化轨道与VSEPR模型的“三个对应关系”课堂小结第24页当堂巩固1. 下列
13、关于C2H4分子的分析中正确的是( ) A碳原子是sp3杂化BCH键是sp2杂化轨道形成键，CC键未杂化的2p轨道形成键Csp2杂化轨道形成键，未杂化的2p轨道形成键 D有5个键，1个键 三个相同的sp2杂化轨道指向三角形的三个顶点 ; 未杂化p形成键。CH键是ssp2 键,CC键是sp2sp2 键, 一个键分子中共有5个键，1个键D杂化轨道理论第25页当堂巩固2、对SO2与CO2说法正确的是( ) A都是直线形结构 B中心原子都采取sp杂化轨道 C S原子和C原子上都没有孤对电子 D SO2为V形结构， CO2为直线形结构3、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4DB杂化轨道理论
