《【化学课件】杂化轨道理论 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【化学课件】杂化轨道理论 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2.pptx（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二章分子结构与性质第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构课时三杂化轨道理论1.通过认识分子结构以及杂化轨道理论，分析杂化类型与分子空间结构的关系，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用杂化轨道理论进行解释，培养证据推理与模型认知的核心素养。学 习目标1、根据价层电子互斥理论，预测CH 的VSEPR模型及分子 构型2 2、成键电子中，碳原子提供的、成键电子中，碳原子提供的是哪个轨道上的电子是哪个轨道上的电子?思考 讨论个个料2p2s3 3、碳原子的碳原子的2 2s s、2p2p轨道电子云形状不同，形轨道电子云形状不同，形成共价键的成共价键的能量
2、也不同，与氢原子的能量也不同，与氢原子的1 1s电子电子云重叠，不可能得到四云重叠，不可能得到四 个键长相同的个键长相同的C-HC-H 键，那么如何用价键理论解释键，那么如何用价键理论解释CHCH 的结的结 构呢构呢?思考讨论鲍林的价键理论杂化轨道理论第二步：把这四个能量接近的轨道糅合在一起并重新分配，形成数目不变(4个)的、方向不同的、能量相同的轨道 该过程称为杂化第一步：由于碳原子的价层电子2s、2p轨道能量接近，2s上的一个2 p 个个甲烷的形成电子跃迁到2p轨道上sp2s(个Z p个2S个个个个个个由于该轨道是由1个1s 和3个2p轨道形成的，所以新轨道名称为sp杂化轨道，4个sp杂化
3、 轨道均为哑铃型，一头大，一头小，伸向四 面体的四个顶点，夹角10928xSPx Py PSp甲烷的形成甲烷的形成109.5109.5spspspspsp第三步：4个sp杂化轨道再分别与4个H 原子的1s轨道“头碰头”重叠，形成4个键，键角10928,呈正四面体型spspis1s109.51sp甲烷的形成杂化轨道理论杂化轨道理论19311931年由鲍林等人在价键理论的基础年由鲍林等人在价键理论的基础上提出上提出杂化轨道理论杂化轨道理论，它，它实质上仍属于现实质上仍属于现 代价键理论，但是它在成键能力、分子的代价键理论，但是它在成键能力、分子的 空间构型等方面丰富和发展了现代价键空间构型等方面丰
4、富和发展了现代价键理理论。论。杂化轨道理论杂化轨道理论莱纳斯卡尔鲍林(1901-1994)杂化轨道的含义杂化轨道的含义在外界条件影响下，原在外界条件影响下，原子内部能量相子内部能量相近近的原的原子子轨道重新组合形成新的原子轨轨道重新组合形成新的原子轨道 的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道道，叫做杂化原子轨道，简称简称杂化轨道杂化轨道。杂化轨道理论四要点杂化轨道理论四要点 能量相近能量相近原子在成键时，同一原子中原子在成键时，同一原子中能量相近能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道的原子轨道可重新组合成杂化轨道数目
5、不变数目不变(变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力的成键能力增加)形成的形成的杂化轨道数杂化轨道数与与参与杂化的原子轨道数参与杂化的原子轨道数相等且相等且杂杂化轨道的能量相同化轨道的能量相同杂化轨道在角度分布上比单纯的杂化轨道在角度分布上比单纯的s s或或p p轨道在某一方轨道在某一方向上更集中，成键时根据向上更集中，成键时根据最 大重叠原理大重叠原理，重叠程度越大，形成，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。的共价键越牢固。杂化轨道理论能量相近能量相近原子在成键时，同一原子中原子在成键时，同一原子中能量相近能量相近的原子轨道可重新组合的原子轨
6、道可重新组合成杂化轨道成杂化轨道数目不变目不变 (变：轨道的成分、能变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加量、形状、方向，使原子的成键能力增加)形成的形成的杂化轨道数杂化轨道数与与参与杂化的原子轨道数参与杂化的原子轨道数相等且相等且杂化轨道的能量相同杂化轨道的能量相同杂化轨道在角度分布上比单纯的杂化轨道在角度分布上比单纯的s s或或p p轨道在某一方向上轨道在某一方向上更集中，成键时根据更集中，成键时根据最大重叠原理最大重叠原理，重叠程度越大，形成的，重叠程度越大，形成的共价键越牢固共价键越牢固。杂化轨道理论杂化轨道的含义杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部能在外界条件影响
7、下，原子内部能量相量相近近的原的原子轨子轨道重新组合形成新的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化轨道，叫做杂化原子杂化轨道理论四要点杂化轨道理论四要点轨道，简称轨道，简称杂化轨道杂化轨道。杂化轨道理论杂化轨道的含义杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部外界条件影响下，原子内部能能量相量相近的原子轨近的原子轨道重新道重新组合形成新的原组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化轨道，叫做杂化原子 轨道，简称轨
8、道，简称杂化轨道杂化轨道。杂化轨道理论四要点杂化轨道理论四要点 成键能力增强成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。排斥力最小排斥力最小杂化轨道为使相互间的杂化轨道为使相互间的排斥力排斥力最小最小，故在空间取，故在空间取最大夹角最大夹角分布，不同分布，不同的杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。杂化轨道理论杂化轨道理论回顾所学内容，判断下列语句正误回顾所学内容，判断下列语句正误问题问题1 1 发生轨道杂化的原子一定是中心原子发生轨道杂化的原子一定是中心原子(问题问题2
9、2 原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的子是不可能发生杂化的()问题问题3 3 只有能量相近的轨只有能量相近的轨道才能杂化道才能杂化(问题问题4 4 杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键(问题问题5 5 杂化轨道只用杂化轨道只用于形成于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的参与杂化的p轨道可用于轨道可用于形成形成键键()杂化轨道理论杂化轨道的类型杂化轨道的类型 sp杂化轨道杂化轨道正四面体形正四面体形 sp杂化轨道是由轨道是由1 1个个ns轨道和轨道和3 3
10、个个np轨道杂化而成，每个轨道杂化而成，每个sp杂化轨道都含有杂化轨道都含有1/41/4s 和_3/4 4p p _ _的成分，的成分，spsp杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角为为1092810928,空间结构为正四面体形空间结构为正四面体形spSp杂化杂化yp p pZxPySSZP:ZPxy Xyx杂化轨道理论杂化轨道的类型杂化轨道的类型spsp杂化轨道杂化轨道平面三角平面三角形形杂化轨道理论杂化轨道的类型杂化轨道的类型 spsp杂化杂化直线形直线形 杂化类型杂化类型SpSpspspspsp轨道夹角轨道夹角1801801201201092810928杂化轨道杂化轨道示意图示意图180180
11、120120120120 120120实例实例BeClBeClBFBFCHCH分子结构分子结构示意图示意图180180ClBeClBe C Cl lF FB B12021202E E1092810928 H HH H HHH H分子空间结构分子空间结构直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形杂化轨道理论杂化轨道理论杂化轨道类型与分子空间结构的关系杂化轨道类型与分子空间结构的关系情况一：当杂化轨道情况一：当杂化轨道全全部用于形成部用于形成键时键时，分子或离子的空间结构与杂化轨，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间AB,AB,型分子型分子中心原子中心原子杂化类型杂化类型中心原子孤中心原
12、子孤电子对数电子对数空间结构空间结构实例实例ABABspsp1 1V V形形SOSOABABspsp1 1三角锥形三角锥形NHNH、PClPCl 、NFNF、H HO+O+ABAB或或(B(BA)A)2 2V V形形H HS S、NHNH情况二：当杂化轨道中情况二：当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同间结构与杂化轨道的形状有所不同杂化轨道理论杂化轨道理论杂化轨道类型与分子空间结构的关系杂化轨道类型与分子空间结构的关系方法一：根据杂化轨道数目判断方
13、法一：根据杂化轨道数目判断杂化轨道只能用于形成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，而两键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个个原子之间只能形成一个键。键。杂化轨道数目杂化轨道数目=价层电子对数目价层电子对数目=键电子对数目键电子对数目+中心中心原子的孤电子对数目数目杂化轨道数目杂化轨道数目2 23 34 4杂化类型杂化类型SPSPspspspsp杂化轨道理论判断中心原子杂化轨道类型的三种方法判断中心原子杂化轨道类型的三种方法瓦2若杂化轨道在空若杂化轨道在空2若杂化轨道在若杂化轨道在2若杂化轨道在若杂化轨道在间的分布为正四面间的分布为正四面空间的分布呈
14、平空间的分布呈平空间的分布呈直空间的分布呈直体或三角锥形，体或三角锥形，则则面三角形，面三角形，则则 中中线线 形形，则中心原则中心原中心原子发生中心原子发生spsp杂杂心原子发生心原子发生spsp 杂杂子发生子发生sp杂化杂化化化令杂化轨道理论方方法二：根据杂化轨道的空间分布判法二：根据杂化轨道的空间分布判断断杂化轨道理论杂化轨道理论方法三：根据杂化轨道之间的夹角判断方法三：根据杂化轨道之间的夹角判断有有机物分子中碳原子杂机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：化类型的判断方法：饱和碳原子均采取饱和碳原子均采取spsp杂化杂化；连接双键的碳原子均采取接双键的碳原子均采取sp杂化；连接三键的碳原子
15、均采杂化；连接三键的碳原子均采取取sp杂化杂化若杂化轨道之间若杂化轨道之间的夹角为的夹角为180,180,则中心原子发生则中心原子发生 spsp杂化杂化PART3若杂化轨道之间若杂化轨道之间的夹角为的夹角为1092810928 则中心原子发生则中心原子发生 spsp杂化杂化PART1若杂化轨道之间若杂化轨道之间的夹角为的夹角为120,120,则中心原子发生则中心原子发生 spsp杂化杂化PART 2物质物质价层电子对数价层电子对数杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道类型杂化轨道类型COCO2 22 2SPSPCHCHO O3 33 3spspCHCH4 4spspSOSO3 33 3spspNHNH4
16、 4spspH HO O4 44 4spsp杂化轨道理论杂化轨道理论【例【例 1 1】回顾所学内容，认真填写下回顾所学内容，认真填写下表：表：分子轨道理论又称分子轨道分子轨道理论又称分子轨道法或法或MO法，法，19321932年由美国化学家马利肯及德国物理学家洪特提出年由美国化学家马利肯及德国物理学家洪特提出，是一种描述多原子分子中电子所处状态的方法。要点是：从分子的整是一种描述多原子分子中电子所处状态的方法。要点是：从分子的整体性来讨论分子的结构，认为体性来讨论分子的结构，认为 原子形成分子后，电子不再属于个别的原子轨道，而是属于整个分子原子形成分子后，电子不再属于个别的原子轨道，而是属于整
17、个分子的分子轨道，分子轨道是多中的分子轨道，分子轨道是多中 心的；分子轨道由原子轨道组合而成，形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称性一致心的；分子轨道由原子轨道组合而成，形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称性一致(匹配匹配)原原则、最大重叠原则最大重叠原则，即通常说的，即通常说的“成键三原则成键三原则”;在在分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原 理、泡利不相容原理理、泡利不相容原理和洪特规则。和洪特规则。杂化轨道理论现代共价键理论之一现代共价键理论之一分子轨道理分子轨道理论论课堂总结课堂总结情况一：当杂化轨道全部用于形成键时，分子或离 子的空
18、间结构与杂化轨道的空间结构相同情况二：当杂化轨道中有未参与成键的情况二：当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子使分子或离子 的空间结构与杂化轨道的形状有所不同的空间结构与杂化轨道的形状有所不同杂化轨道理论四要点能量相近能量相近数目不变数目不变成成键能力增键能力增强强排斥力最小排斥力最小杂化轨道的类型sp3sp3杂化轨道杂化轨道正四面体形正四面体形sp2sp2杂杂化化轨轨道道平平面面三三角角形形 spsp杂化杂化直线形直线形在外界条件影响下，在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形原子内部能
19、量相近的原子轨道重新组合形 成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新 的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。杂化轨道类型与分 子空间结构的关系课堂总结课堂总结杂化轨道 的含义杂化轨道理论杂化轨道理论课堂练习课堂练习1.1.下列有关于下列有关于sp杂化轨道杂化轨道的说法错误的是的说法错误的是(D)A.由同一能层上的由同一能层上的s轨道轨道和和p轨道杂化而成轨道杂化而成B.共有共有3 3个能量相同的杂化轨道个能量相同的杂化轨道C.每个每个sp杂化轨道中杂化轨道中s能能级成分占三分之一
20、级成分占三分之一D.spD.sp杂化轨道最多可形成杂化轨道最多可形成2 2个个键键课堂练习2.根据价层电子对互斥模型及杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为(D)A.A.直线形，直线形，spsp杂化杂化B.三角形，三角形，sp杂化杂化C.C.三角锥形，三角锥形，spsp杂化杂化C.C.三角锥形，三角锥形，spsp杂化杂化课堂练习3.3.已知次氯酸分子的结构式为已知次氯酸分子的结构式为H-O-Cl,H-O-Cl,下列下列说法说法正确正确的是的是A.O 原子发生原子发生sp杂化杂化 B.O 原子与原子与H、Cl都形成都形成键键C.C.该分子为该分子为V V 形分子形分子 D.D
21、.该分子的电子式是该分子的电子式是 H:O:Cl课堂练习【答案】【答案】C【分析】【分析】HClO分子的结构式为分子的结构式为HOCl,O 原子应为原子应为sp杂化，形成杂化，形成4 4个杂化个杂化 轨道，其中有轨道，其中有2 2个是孤对电子，另个是孤对电子，另2 2个杂化轨道分别与个杂化轨道分别与H原原子和子和Cl原子各形成原子各形成1 1 个个键。键。【详 解】详 解】A.A.由以上分析知，由以上分析知，O O 原子是原子是spsp杂杂 化化，A A 错误；错误；B.O 原子应为sp杂化，形成4个杂化轨道，其中有2个是孤对电子，另2个杂化轨道分别与H原子和Cl原子各形成1个键。B错误。C.
22、C.由以上分析知，该分子构型为由以上分析知，该分子构型为V V形形，C C 正确正确；D.D.其电子式为其电子式为 H:O:C1:,D,D错误；错误；故选故选C。课堂练习4.4.用价层电子对互斥理论用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键体构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断角大小。下列判断正确正确的是的是A.SOA.SO、CSCS、HIHI 都是直线都是直线形的分子形的分子B.BF 键角为键角为120,120,SnBr2键角大于键角大于120120C.P 、CHCH、S SF F 都是正四面体形的分子都是正四面体形的
23、分子D.HCHOD.HCHO、BFBF、SOSO 都是平面三角形的分子都是平面三角形的分子课堂练习课堂练习【答案】【答案】D【详解】【详解】A.SOA.SO 中中心中中心 S S价层电子对数价层电子对数=且含且含有有1 1个孤电子对，所个孤电子对，所以二氧化硫为以二氧化硫为V 型结构，型结构，CS、HI 为直线形结构，为直线形结构，A 错误；错误；B.B F 中 价 层 电 子 对 个 数中 价 层 电 子 对 个 数=,所 以 为 平 面 三 角 形 结 构，键 角 为所 以 为 平 面 三 角 形 结 构，键 角 为1 2 0 1 2 0 ;S n B r 中 价 层 电 子 对 个 数中
24、 价 层 电 子 对 个 数=且 含 有 一 个 孤 电 子 对，为且 含 有 一 个 孤 电 子 对，为 V 型 结型 结构，孤 电构，孤 电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以BFBF 键角为键角为120,120,SnBrzSnBrz键角小于键角小于12120,0,B B 错误；错误；C.P、CH、SF 都是正四面体形的分子，都是正四面体形的分子，SF中中心原子周围中中心原子周围1 1个孤电子对，个孤电子对，4 4个单个单键空间结构为三角双键空间结构为三角双锥，锥，C 错误；错误；D.CHD.CHO O 中
25、碳形成中碳形成3 3个个键，所以是键，所以是spsp杂化为平面三角形结构，杂化为平面三角形结构，BFBF 中价层电中价层电子对个子对个,所以为平面三角形结构，所以为平面三角形结构，SOSO 中中心原子价层电子对个数是中中心原子价层电子对个数是3 3且且 不含孤电子对，所以分子结构不含孤电子对，所以分子结构为平面三角形，为平面三角形，D D 正确；正确；故选故选 D。5.三溴化砷(AsBr)常应用于医药和化学分析领域。下列说法正确的是A.A.该分子含非极性共价该分子含非极性共价键键B.B.中心原子采取中心原子采取spsp杂化杂化C.C.键角等于键角等于120120D.D.空间结构为平面三空间结构
26、为平面三角形角形课堂练习【答 案】【答 案】B【详 解】【详 解】A.该分子只有该分子只有As-Br键，属于极性键，键，属于极性键，A错误；错误；B.As 有有3 3个个键和键和1 1对孤电子对，对孤电子对，故价层电子故价层电子对数为4,即sp杂 化，B正确；正确；C.该分子属于三角锥形，键角该分子属于三角锥形，键角大约为大约为107107。,C错误；错误；D.该分子空间结构该分子空间结构为三角锥形，为三角锥形，D错误；错误；故选故选B。课堂练习6.6.下列有机物分子中的下列有机物分子中的碳原子既有碳原子既有sp杂化又有杂化又有sp杂化的是杂化的是A.CH CH CH B.CH C=CHC.C
27、H CHOD.CH=CH课堂练习课堂练习【答 案】【答 案】B【详 解】【详 解】A.CH CH CH 碳原子只有碳原子只有sp杂化，杂化，A错错误误；B.CHB.CHC=CHC=CH 中三键碳为中三键碳为spsp、单键碳为单键碳为sp,Bsp,B 正正中中醛基碳为醛基碳为spsp、单键碳为单键碳为spsp杂杂 化化，C C 错错中碳原子只有中碳原子只有sp杂化，杂化，D错误；错误；确确；C.CHC.CHCHOCHO 误；误；D.CH=CH故选故选B。7.7.化合物化合物A A 是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构简式如图，是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构简式如图，A A能除去锅炉水中溶解的氧
28、气，下列能除去锅炉水中溶解的氧气，下列对对A A 分子说法正确的是A.A.所有原子都在所有原子都在同一平面内同一平面内B.所含的所含的键与键与键个数之比为键个数之比为10:110:1C.CC.C 的杂化方式均为的杂化方式均为spsp 杂化杂化D.N 的化合价均为的化合价均为-3-3价价课堂练习【答案】【答案】C C【详解】【详解】A.氮原子形成氮原子形成3 3个共价键且有个共价键且有1 1对孤电子对，为三角锥形结对孤电子对，为三角锥形结构，即氮原子与所连的三个原子不在同原子与所连的三个原子不在同一平面，所以一平面，所以A分子中所有原子不可能分子中所有原子不可能共平面，故故A A 错误；错误；B
29、.一个单键就是一个单键就是1 1个个键键，一个双键含有一个双键含有1 1个个键和键和1 1个个键，所以键，所以A分分子中含有1111个个键和键和1 1个个键，所键，所含的含的键与键与键个数之比为键个数之比为11:1,11:1,故故B B错误；错误；C.C.碳原子为羰基碳，其杂化方式为碳原子为羰基碳，其杂化方式为spsp杂化，故杂化，故C C正确；正确；D.因因N原子的电负性大于氢，与氮原子所连的氨基中的氮的化合原子的电负性大于氢，与氮原子所连的氨基中的氮的化合价为价为-2-2价，价，故故D D 错误；错误；故选故选C C。课堂练习8.8.下列分子中的中心原子采取下列分子中的中心原子采取spsp 杂化的是杂化的是(c c)CH CHCHgCOBeClSOBFA.B.C.D.课堂练习THANK YQU感谢观看