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1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第第2 2课时课时选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质2023/5/211江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣活动：请根据价层电子对互斥理论分活动：请根据价层电子对互斥理论分析析CHCH4 4的立体构型的立体构型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碳原子与氢原子结合形成CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2？C原子轨道排布原子轨道排布图图1s22s22p2H原子轨道排布图原子轨道排布图1s1杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介按照我们已经学
2、过的价键理论，甲烷的按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个个C H单键单键都应该是都应该是键，然而，碳原子的键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3个相互垂直的个相互垂直的2p 轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4个氢原子的个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子的甲烷分子CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介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个个能量与形状完全
3、相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之我们把这种轨道称之为为 spsp3 3杂化轨道杂化轨道。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥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，最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化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相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的
4、分子。键，从而构成一个正四面体构型的分子。10928杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介科目一考试科目一考试 2016年科目一模拟考试题年科目一模拟考试题科目二考试 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频2023/5/217江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化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相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。键，从而构成一个正四面体构型的分子。10928杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介三、杂化理论简介三
5、、杂化理论简介1.1.概念：概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干在形成分子时，在外界条件影响下若干不同不同类型能量相近的原子轨道类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组混合起来，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。就称为杂化轨道。2.2.要点：要点：（1 1）参与参加杂化的各原子轨道）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近能量要相近（同一（同一能级组或相近能级组的轨道）；能级组或相近能级组的轨道）；（2 2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目目等于等
6、于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子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；轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介（3 3）杂化前后原子轨道为使相互间）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小排斥力最小，故，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；不同；杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介sp杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180每个每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有杂化轨道
7、的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈，呈直线型直线型 sp 杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与1个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成2个个sp杂化轨道。杂化轨道。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介180ClClBe例如：例如：Sp 杂化杂化 BeCl2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，spsp杂化杂化ClClsppxpx杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120 每个每个sp2杂
8、化轨道的形状也为一头大，一头小，含有杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为轨道的成分，每两个轨道间的夹角为120，呈呈平平面三角形面三角形 sp2杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成3个个sp2 杂化轨道。杂化轨道。杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介120FFFB例如：例如：Sp2 杂化杂化 BF3分子的形成分子的形成B B：1s1s2 22s2s2 22p2p1 1没有没有3 3个成单电子个成单电子sp2sp2杂化杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介sp3杂化轨道的形成过程 x y
9、z x y z z x y z x y z 10928 sp3杂化杂化：1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成4个个sp3 杂化轨道。杂化轨道。每个每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道的成分，每两个轨道间的轨道的成分，每两个轨道间的夹角为夹角为109.5，空间构型为空间构型为正四面体型正四面体型杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介例如：例如：Sp3 杂化杂化 CH4分子的形成分子的形成sp3C：2s22p2杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介其它杂化方式其它杂化方式 dsp2杂
10、化、杂化、sp3d杂化、杂化、sp3d2杂化、杂化、d2sp3杂化、杂化、sp3d2杂化杂化例如：例如：sp3d2杂化：杂化：SF6构型：四棱双锥构型：四棱双锥 正八面体正八面体 此类杂化一般是金属作为中心原子此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物用于形成配位化合物 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介三、杂化理论简介三、杂化理论简介3.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：sp3CH4原子原子轨道杂化轨道杂化等性杂化：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。杂化轨道杂化轨道 每个轨道的成分每个轨道的成分 轨道间夹角轨道间夹角(键角键角)sp 1
11、/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介3.3.杂化轨道分类：杂化轨道分类：三、杂化理论简介三、杂化理论简介H2O原子原子轨道杂化轨道杂化 O原子：原子：2s22p4 有有2个个单电子，可形成单电子，可形成2个共价键，个共价键，键角应当是键角应当是90，Why?2s2p2 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不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介排斥力
12、排斥力：孤电子对：孤电子对-孤电子对孤电子对 孤电子对孤电子对-成键电子对成键电子对 成键电子对成键电子对-成键电子对成键电子对杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介三、杂化理论简介三、杂化理论简介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用来容键或用来容纳孤电子对，故有纳孤电子对，故有 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VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。原子的杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数中心原子结合的
13、原子数杂化轨道数杂化轨道数=中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介例例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物物质质价价电电子子对对数数中心原中心原子子杂杂化化轨轨道道类类型型杂杂化化轨轨道道/电电子子对对空空间间构型构型轨轨道道夹夹角角分子空分子空间间构型构型键键角角气气态态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspspspspsp2 2spsp3 3直线形直线形直线形直线形平面三角形平面三角形正四正四面体面体180180120109.5直线形直线形直线形直线形平面三平面三角形角形正四正四面体面体V形形三角三角锥形锥形180180120109.5109.5104.5107.3107.3课堂练习课堂练习杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介例例2、对、对SO2与与CO2说法正确的是（说法正确的是（）A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构，CO2为直线形结构为直线形结构D杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介