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1、 杂化杂化轨道轨道理论理论第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型甲烷分子的空间构型是什么？甲烷分子的空间构型是什么？甲烷分子中的甲烷分子中的C原子的电子排布式原子的电子排布式是是1s22s22p2，只能形成两个共价，只能形成两个共价键，且键角应该是大约键，且键角应该是大约900，而现，而现在形成四个共价键，且键角是在形成四个共价键，且键角是109028，怎么解释？，怎么解释？【思考思考】阅读课本阅读课本P40 思考：思考：1、什么叫杂化？什么是杂化轨道？轨道杂化、什么叫杂化？什么是杂化轨道？轨道杂化以后有何优点？以后有何优点？2、发生杂化的轨道需要符合什么条件？、发生杂化的轨道需要符合什么
2、条件？一、杂化轨道：一、杂化轨道：【小结小结】在外界条件影响下，原子内部在外界条件影响下，原子内部 原子原子轨道轨道 的过程叫做原子轨道的杂化，的过程叫做原子轨道的杂化，叫做杂化原子轨道，简称叫做杂化原子轨道，简称 。能量相近能量相近重新组合重新组合杂化轨道杂化轨道组合后形成的一组新的原子轨道组合后形成的一组新的原子轨道（1 1）什么叫）什么叫spsp3 3杂化？杂化？（2 2）碳原子）碳原子spsp3 3杂化前后轨道形状和数杂化前后轨道形状和数目有无变化？有何变化？得到杂化轨道目有无变化？有何变化？得到杂化轨道的形状和能量是否相同？的形状和能量是否相同？（3 3）spsp3 3杂化轨道构成什
3、么样的空间构杂化轨道构成什么样的空间构型？轨道间夹角是多少？型？轨道间夹角是多少？1 1、spsp3 3杂化：杂化：【问题探究问题探究】碳原子的轨道杂化：碳原子的轨道杂化：杂化杂化轨道表轨道表示式示式2S2S2P2Pspsp3 31 1、spsp3 3杂化杂化SP3杂化轨道的空间构型：杂化轨道的空间构型：SP3杂化轨道杂化轨道正四面体正四面体SP3杂化杂化 杂化轨道还认为：在成键过程中，这杂化轨道还认为：在成键过程中，这杂化轨道还认为：在成键过程中，这杂化轨道还认为：在成键过程中，这4 4 4 4个不同的轨个不同的轨个不同的轨个不同的轨道重新组合成道重新组合成道重新组合成道重新组合成4 4 4
4、 4个能量相等的新轨道，由于是由个能量相等的新轨道，由于是由个能量相等的新轨道，由于是由个能量相等的新轨道，由于是由1 1 1 1个个个个s s s s与与与与3 3 3 3个个个个p p p p轨道组合而成，因而新轨道称作轨道组合而成，因而新轨道称作轨道组合而成，因而新轨道称作轨道组合而成，因而新轨道称作spspspsp3 3 3 3杂化轨道。每一杂化轨道。每一杂化轨道。每一杂化轨道。每一个个个个spspspsp3 3 3 3杂化轨道含杂化轨道含杂化轨道含杂化轨道含1/4s1/4s1/4s1/4s成分和成分和成分和成分和3/4p3/4p3/4p3/4p成分成分成分成分.激发态激发态杂化态杂化
5、态杂化杂化这这4 4个个spsp3 3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4 4个氢个氢1s1s轨道重叠成键，形成轨道重叠成键，形成CHCH4 4分子。所以四个分子。所以四个C-HC-H键是等同的。键是等同的。杂化态杂化态关于杂化轨道的注意点关于杂化轨道的注意点：1.1.形成的杂化轨道数目等于参加杂化形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目。的原子轨道数目。2.2.杂化轨道能量相同。杂化轨道能量相同。【问题探究问题探究】1、碳原子除、碳原子除sp3杂化外还可以采取什么样的杂化外还可以采取什么样的杂化方式？杂化方式？2、用轨道表示式表示、用轨道表示式表示sp、sp2 杂化的过程杂化的过程？3、两种杂
6、化前后轨道形状和数目有无变化两种杂化前后轨道形状和数目有无变化？有何变化？得到杂化轨道的形状和能量是？有何变化？得到杂化轨道的形状和能量是否相同？否相同？4、两种杂化轨道分别构成什么样的空间构两种杂化轨道分别构成什么样的空间构型？轨道间夹角分别是多少？型？轨道间夹角分别是多少？sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120度，分度，分子的几何构型为平面正三角形子的几何构型为平面正三角形。2s2pB的基态的基态2s2p激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态例：例：BF3分子形成分子形成BFFFClBCl1200Cl2.sp2杂化 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个
7、杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个轨道和一个 p 轨轨道杂化组合成两个新的道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。杂化轨道。例例：BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激发态杂化杂化键合键合直线形直线形sp杂化态杂化态直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180 3.sp杂化sp杂化：杂化：sp杂化轨道是由一个杂化轨道是由一个 轨轨道和一个道和一个 轨道组合而成的。轨道组合而成的。sp杂杂化轨道间的夹角是化轨道间的夹角是 ，呈，呈 形。形。sp2杂化：杂化：sp2杂化是由一个杂化是由一个 轨道轨道和和 个个 轨道组合而成的。轨道组合而成的。sp2杂杂化轨道间的夹角
8、是化轨道间的夹角是 ，呈，呈 形。形。小结：小结：思考题：根据以下事实总结：如思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的何判断一个化合物的中心原子的杂化型？杂化型？中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数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杂化轨道数 注意注意：杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子键或者用来容纳孤对电子。（键键是由未杂化的轨道形成的是由未杂化的轨道形成的）分子的中心原子的杂化类型判断依据分子的中心原子的杂化类型判断依据：0+2=2SP直线形直线形0+3=3SP2平面三角形平面三角形0+4=4SP3正四面体形正四面体形1+2=3S
9、P2V V形形1+3=4SP3三角锥形三角锥形2+2=4SP3V V形形代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数 杂化轨道类型杂化轨道类型 分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：杂杂化化类类型型参与参与杂杂化的化的原子原子轨轨道道杂杂化化轨轨道道数数杂杂化化轨轨道道夹夹角角杂杂化化轨轨道空道空间间构型构型举举例例种种类类数目数目spnsnp11Sp2nsnpSp3nsnp12132180直线型直线型120 109.5 34平面三平面三角形角形正四面正四面体体【小结小结】大大 键键苯分子中键的形成苯分子中键的形成实际例子实际例子苯分子中六个碳苯
10、分子中六个碳原子原子都以都以sp2杂化相互成键杂化相互成键 每个碳原子的三个每个碳原子的三个SP2SP2杂化轨道分别与两个相邻杂化轨道分别与两个相邻碳原子和一个氢原子形成三个碳原子和一个氢原子形成三个键形成六圆环，未参键形成六圆环，未参加杂化的加杂化的2P2P轨道以轨道以“肩并肩肩并肩”的方式形成大的方式形成大键。键。水分子的成键情况水分子的成键情况 O O原子发生原子发生SPSP3 3杂化生成了四个杂化生成了四个SPSP3 3杂化轨杂化轨道，其中的两个分别与两个道，其中的两个分别与两个H H原子的原子的S S轨道轨道形成两个形成两个键；键；O O原子剩余的两个原子剩余的两个SPSP3 3杂化
11、杂化轨道分别被两对孤对电子占据。轨道分别被两对孤对电子占据。实际例子实际例子氨分子的成键情况氨分子的成键情况 N N原子发生原子发生SPSP3 3杂化生成了四个杂化生成了四个SPSP3 3杂化轨道，其杂化轨道，其中的中的三三个分别与个分别与三三个个H H原子的原子的S S轨道形成轨道形成三三个个键；键；N N原子剩余的原子剩余的一一个个SPSP3 3杂化轨道被杂化轨道被一一对孤对电子占据。对孤对电子占据。实际例子实际例子小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型 中心原子中心原子Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B)直线形直线形 三角形
12、三角形 四面体四面体 三角锥三角锥 V型型 杂化轨道类型杂化轨道类型 SP SP2 SP3 不等性不等性 SP3s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道参加杂化的轨道2443杂化轨道数杂化轨道数成键轨道夹角成键轨道夹角分子空间构型分子空间构型实例实例SP3d杂化PCl5SP3d2 杂化SF6碳原子的价电子层结构碳原子的价电子层结构注意：碳原子杂化前都要发生电子的激发注意：碳原子杂化前都要发生电子的激发【问题与探究问题与探究】写出乙烯分子的结构式写出乙烯分子的结构式1.乙烯分子的空间构型是怎样的乙烯分子的空间构型是怎样的?键角键角是多少是多少?2.根据乙烯的键角推测乙烯分子中的碳
13、根据乙烯的键角推测乙烯分子中的碳原子成键时采取了什么类型的杂化方式原子成键时采取了什么类型的杂化方式?3.每个碳原子成几条键每个碳原子成几条键?分别是什么键分别是什么键型型?乙烯分子中键的形成乙烯分子中键的形成【问题与探究问题与探究】写出乙炔分子的结构式写出乙炔分子的结构式1.乙炔分子的空间构型是怎样的乙炔分子的空间构型是怎样的?键角是键角是多少多少?2.根据乙炔的键角推测乙炔分子中的碳根据乙炔的键角推测乙炔分子中的碳原子成键时采取了什么类型的杂化方式原子成键时采取了什么类型的杂化方式?3.每个碳原子成几条键每个碳原子成几条键?分别是什么键型分别是什么键型?乙炔的成键乙炔的成键练习：在学习价层
14、电子对互斥模型和杂化轨道理论练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？C C原子发生原子发生SPSP杂化生成了两个杂化生成了两个SPSP轨道分别与两个轨道分别与两个O O原子的一个原子的一个P P轨道形成两个轨道形成两个键；键；C C原子剩余的两原子剩余的两个个P P轨道分别与两个轨道分别与两个O O原子剩余的原子剩余的1 1个个P P轨道形成两个轨道形成两个键。键。CO2O：1S22S 2PO C O提示：提示：C：1S22S 2P激发激发C：1S22S 2PSP杂化杂化科学探究科学探究 用杂化轨道理论
15、探究氰化氢（用杂化轨道理论探究氰化氢（HCNHCN）分子和）分子和甲醛（甲醛（CHCH2 2O O）分子的结构）分子的结构路易斯结构式：路易斯结构式：H HC CN NC CH HO OH H立体结构立体结构H HC CN NC CO OH HH Hspsp杂化杂化spsp2 2杂化杂化 关于杂化轨道的注意点：关于杂化轨道的注意点：（1）形成的杂化轨道数目等于参加杂化）形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目。的原子轨道数目。（2）杂化轨道成键能力大于原来的原子）杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小，用大的一头与其它原子的轨道重叠，头小，用大的一头与其它原子的轨道重叠，重叠部分显然会增大。重叠部分显然会增大。