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1、杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介分析思考：分析思考：、写出、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：测：CH分子的分子的C原子有没有可能形成四个共价原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？键？怎样才能形成四个共价键？、如果、如果C原子就以个轨道和个轨道原子就以个轨道和个轨道上的单电子，分别与四个原子的轨道上的单上的单电子，分别与四个原子的轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与？这与CH分子的实际情况是否吻合？分子的实际情况是否吻合？如何才能使如何才能使CH分子中的分子中的C原子
2、与四个原子与四个H原子形成完原子形成完全等同的四个共价键呢？全等同的四个共价键呢？10928原子轨道？伸展方向？看看杂化轨道理论的解释：看看杂化轨道理论的解释：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个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有由于每个轨道中都含有1/41/4的的s s轨道成分和轨道成分和3/43/4的的p p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为 spsp3 3杂化杂化轨道。轨道。3 31414 为为了了四四个个杂杂化化轨轨道道在在空空间间尽尽可可能能远远离离，使使轨轨道道间间的的
3、排排斥斥最最小小，4 4个个杂杂化化轨轨道道的的伸伸展展方方向向分分别别指指向向正正四四面面体体的的四四个个顶顶点点。通过以上的学习，以CH4为例，谈谈你对“杂化”及“杂化轨道”的理解。C原子为什么要进行“杂化”？C原子是如何进行“杂化”的？“杂化轨道”有哪些特点？通过分析CH2=CH2分子的结构，你认为分子中的C原子是否也需要“杂化”？它又应该进行怎样的“杂化”？由由1个个s轨道和轨道和2个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成3个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/31/3的的s s轨道成分和轨道成分和2/32/3
4、的的p p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为spsp2 2杂化轨道。杂化轨道。sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图spsp2 2杂化杂化轨道的形成和特点：轨道的形成和特点：由由1个个s轨道与轨道与2个个p轨道组合成轨道组合成3个个sp2 杂化轨道的过程称为杂化轨道的过程称为sp2 杂化杂化。每个。每个sp2 杂杂化轨道中含有化轨道中含有1/3的的s轨道成分和轨道成分和2/3的的p轨轨道成分。道成分。为使轨道间的排斥能最小，为使轨道间的排斥能最小，3 3个个spsp2 2杂化杂化轨道呈正三角形分布，夹角为轨道呈正三角形分布，夹角为1
5、201200 0。当。当3 3个个spsp2 2杂化轨道分别与其他杂化轨道分别与其他3 3个相同原子的轨道重个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面三角形构型的分子。叠成键后，就会形成平面三角形构型的分子。根据以上对根据以上对SP2杂化过程的分析，自己尝杂化过程的分析，自己尝试推测一下乙烯分子中试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型和原子的杂化类型和成键情况，尤其是成键情况，尤其是C=C的形成情况？的形成情况？现在你能否解释乙烯分子的结构和性质现在你能否解释乙烯分子的结构和性质特点了？特点了？由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成2个个能量与形状完全相同的轨道。
6、能量与形状完全相同的轨道。由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/2的的s轨道成分和轨道成分和1/2的的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为轨道成分，因此我们把这种轨道称之为SP杂杂化轨道。化轨道。SP杂化轨道杂化轨道 spsp杂化轨道的形成及特点：杂化轨道的形成及特点：由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道“混杂混杂”成成2个个sp杂化轨道的杂化轨道的过程称为过程称为sp杂化杂化，所形成的轨道称为，所形成的轨道称为sp杂化轨道。杂化轨道。为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为1800。当。当2个个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成
7、直线杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线型分子。型分子。sp杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介1、杂化轨道、杂化轨道 原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混杂后，形成杂后，形成相同数量相同数量的几个的几个能量与形状都相同能量与形状都相同的的新轨道。新轨道。2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型 （1）SP3杂化轨道杂化轨道 （2）SP2杂化轨道杂化轨道 （3）SP杂化轨道杂化轨道杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1 1个个 s+
8、1 s+1个个p p1 1个个s+2s+2个个p p1 1个个s+3s+3个个p p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角1801800 01201200 01091090 0 2828空空间间构构型型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实例例BeCl2,C2H2BF3,C2H4CH4,CCl4三种三种SP杂化轨道的比较杂化轨道的比较 实例分析实例分析1：试分析试分析BeCl2分子的形成和空间构型。分子的形成和空间构型。BeBe原原子子的的价价层层电电子子
9、排排布布为为2s2s2 2 。在在形形成成BeClBeCl2 2 分分子子的的过过程程中中，BeBe原原子子的的1 1个个2s2s电电子子被被激激发发到到2p2p空空轨轨道道，价价层层电电子子排排布布变变为为为为2s2s1 1 2p2px x1 1 。这这2 2个个含含有有单单电电子子的的2s2s轨轨道道和和2p2px x轨轨道道进进行行spsp杂杂化化，组组成成夹夹角角为为1801800 0 的的2 2个个能能量量相相同同的的spsp杂杂化化轨轨道道，其其形形成成过过程可表示为：程可表示为：理论分析：理论分析：Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单
10、电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成轨道重叠，形成2个个spp的的键，所以键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。分子的空间构型为直线。实验测定：实验测定：BeCl2分子中有分子中有2个完全等同的个完全等同的BeCl键，键，键角为键角为1800，分子的空间构型为直线。，分子的空间构型为直线。实例分析实例分析2：试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。BF3分分子子的的中中心心原原子子是是B，其其价价层层电电子子排排布布为为2s22px1。在在形形成成BF3分分子子的的过过程程中中，B原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道，价价层层电电子子
11、排排布布为为2s12px12py1，1个个2s轨轨道道和和2个个2p轨轨道道进进行行sp2杂杂化化，形形成成夹夹角角均均为为1200的的3个个完完全全等等同同的的SP2杂杂化化轨道。其形成过程可表示为：轨道。其形成过程可表示为：理论分析：理论分析：B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成3个个sp2p的的键。故键。故BF3分子的空间构型是平面三角形。分子的空间构型是平面三角形。实验测定：实验测定：BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的BF键，键，键角为键角为1200，分子的空间构型为平面三角形。，
12、分子的空间构型为平面三角形。实例分析实例分析3：试解释试解释CCl4分子的空间构型。分子的空间构型。CCl4分分子子的的中中心心原原子子是是C，其其价价层层电电子子组组态态为为2s22px12py1。在在形形成成CCl4分分子子的的过过程程中中，C原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道，价价层层电电子子组组态态为为2s12px12py12pz1，1个个2s轨轨道道和和3个个2p轨轨道道进进行行sp3杂杂化化，形形成成夹夹角角均均为为109028的的4个个完完全全等等同同的的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为杂化轨道。其形成过程可表示为理论分析：理论分析：
13、C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原子含有单电子的原子含有单电子的2p轨道重叠，形成轨道重叠，形成4个个sp3p的的键。故键。故CCl4分子的空间构型是正四面体分子的空间构型是正四面体.实验测定：实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的CCl键，键，其分子的空间构型为正四面体。其分子的空间构型为正四面体。练习：练习：用用杂杂化化轨轨道道理理论论分分析析下下列列物物质质的的杂杂化化类类型型、成键情况和分子的空间构型。成键情况和分子的空间构型。（1）CH2CH2（2）CHCH（3）HCHO（4）HCN杂化轨道所用原子轨道的能量要相近，且杂化轨道只能用于形成键或容纳孤对电子，剩余的p轨道还可形成键。练习：练习：1、分析、分析BeF2中的中的Be和和NF3中中N的杂化轨道类型及用杂化的杂化轨道类型及用杂化轨道理论分析它们的立体构型。轨道理论分析它们的立体构型。2、指出下列分子或离子中的杂化轨道的类型及分子或离、指出下列分子或离子中的杂化轨道的类型及分子或离子的路易斯结构式子的路易斯结构式A、CO2中的中的C_ _B、BF3中的中的B_ _C、CCl4中的中的C_ _D、NH3中的中的N_ _