高中化学选修人教版分子的立体结构杂化轨道理论-导学课件.ppt

1、第二课时第二课时杂化理论杂化理论 问题展示：1杂化轨道理论的意义 2杂化轨道理论的内容 3杂化方式的判断方法 4杂化轨道的类别活动：请根据价层电子对互斥理论分析活动：请根据价层电子对互斥理论分析CHCH4 4的立体构型的立体构型1.结合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CH4，而不是CH2？C原子轨道排布图1s 1s2 22s 2s2 22p2p2 2H原子轨道排布图1s1C原子轨道排布图1s 1s2 22s 2s2 22p2p2 2H原子轨道排布图1s1C CC键角为什么不是90而是10928按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C H单键都应该是键，然而，碳原子的4个

2、价层原子轨道是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论不可能得到四面体构型的甲烷分子s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?激发 四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。10928主族元素的n

3、s、np轨道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.要点：（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）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；三.杂化轨道理论v 能量相近：能量相近：ns,np ns,np,ns ns,np ns,np,ns (n-1)d,ns,np(n-1)d,ns,npsp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y

4、z x y z 180每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈直线型 sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。180ClClBe例如：例如：SpSp 杂化杂化 BeCl BeCl2 2分子的形成分子的形成Be原子：原子：1s22s2 没有单个电子，没有单个电子，s2p2p2s2spsp杂化ClClsppxpx激发 思考：HCCH中的C原子采取sp杂化方式，分析其空间构型，它是如何形成键的。sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120 每个sp2杂化轨道

5、的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形 sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分sp2杂化轨道的形成过程含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对。形成3个sp2 杂化轨道。3杂化方式的判断方法碳原子有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

6、同。sp3 1/4 s，3/4p 10928我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。分析其空间构型，它是如何形成键的。完成一遍过P37-38思考：H2CCH2中的C原子采取sp2杂化方式，不可能得到四面体构型的甲烷分子Be原子：1s22s2 没有单个电子，sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,例如：Sp2 杂化 BF3分子的形成正四面体、三角锥形或V形为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，120FFFB例如：例如：SpSp2 2 杂化杂化 BF BF3 3分子的形成分子的形成B B：1s

7、1s2 22s2s2 22p2p1 1没有没有3 3个成单电子个成单电子s2p2p2s2sp2sp2杂化激发 思考：H2CCH2中的C原子采取sp2杂化方式，分析其空间构型，它是如何形成键的。注意：在这两种杂化形式中还有未参与杂化的P轨道，用来形成键。sp3杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 10928 sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为109.5，空间构型为正四面体型3.杂化轨道分类：s2p2p2s2s

8、p3CH4原子轨道杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。杂化轨道 每个轨道的成分 轨道间夹角(键角)sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928sp3杂化激发H2O原子轨道杂化 O O原子：原子：2 2s s2 22 2p p4 4 有有2 2个单电子，可形成个单电子，可形成2 2个共价键，个共价键，键角应当是键角应当是9090，Why?Why?2 2s s2 2p p2 2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的 不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对 杂化轨道杂化轨道只能

9、用于形成只能用于形成键或用来键或用来容纳孤电子对容纳孤电子对。4.4.杂化类型判断：杂化类型判断：因为杂化轨道只能用于形成因为杂化轨道只能用于形成键或键或用来容纳孤电子对，故有用来容纳孤电子对，故有小结：小结：杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPRVSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数杂化轨道数=中心原子价层电子对数4.4.杂化类型判断：杂化类型判断：A A的价层电子对数的价层电子对数2 23 34 4A A的杂化轨道数的杂化

10、轨道数杂化类型杂化类型A A的价层电子空间构型的价层电子空间构型A A的杂化轨道空间构型的杂化轨道空间构型ABmABm型分子或离子空间构型型分子或离子空间构型对于对于ABmABm型分子或离子，其中心原子型分子或离子，其中心原子A A的杂化轨道的杂化轨道数恰好与数恰好与A A的价层电子对数相等。的价层电子对数相等。2 23 34 4sp spsp sp2 2sp sp3 3直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角形平面三角形正四面体正四面体直线型直线型平面三角平面三角形或形或V V形形正四面体、正四面体、三角锥形或三角锥形或V V形形例1：计算下列分子或离子中的价电子

11、对数，并根据已学填写下表物质物质价电价电子对子对数数中心原中心原子杂化子杂化轨道类型轨道类型杂化轨道杂化轨道/电子对空电子对空间构型间构型轨道轨道夹角夹角分子空分子空间构型间构型键角键角气态气态BeClBeCl2 2COCO2 2BFBF3 3CHCH4 4NHNH4 4+H H2 2O ONHNH3 3PClPCl3 322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180180120109.5直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180180120109.5109.5104.5107.3107.3课堂练习课堂练习例题3：对SO2与CO2说法正确的是()A都是直线形结构

12、 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D课堂练习课堂练习 作业布置：完成一遍过P37-38大 键 C6H6 sp sp2 2杂化杂化 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_。CH3CH3 CHCHCH2=CH2、HCHO解析采取sp杂化的分子呈直线形，采取sp2杂化的呈平面形，采取sp3杂化的呈四面体形。活学活用活学活用 BCCD直线形 V形 三角锥形 正四面体形