【高中化學】雜化軌道理論簡介（課件） 2022-2023學年高二化學人教版2019選擇性必修2

第二節分子的空間結構第2課時雜化軌道理論簡介2019人教版

選擇性必修2第二章

分子結構與性質【課程學習目標·學科核心素養】知道雜化軌道理論的基本內容。能利用雜化軌道理論解釋簡單粒子的空間結構，發展“證據推理與模型認知”學科核心素養。通過定性分析和定量計算，推出合理結論，深化微粒作用與分子結構的關系。知識導航課堂導入我們已經知道，甲烷分子的空間結構呈____________，它的4個C-H的鍵長______，H-C-H的鍵角皆為_________。按照價鍵理論，甲烷的4個C-H單鍵都應該是_______鍵。然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。109°28′怎樣解釋甲烷分子呈正四面體結構呢？為什么鍵長相同，鍵角相等？正四面體形相同109°28′σ為了解釋分子的空間結構，1931年鮑林提出了雜化軌道理論。在形成CH4分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道發生混雜，混雜時保持軌道總數不變，得到4個新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個頂角，夾角109°28′，稱為sp3雜化軌道，碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個C—Hσ鍵，呈現正四面體的空間結構。萊納斯·卡爾·鮑林一．雜化軌道理論簡介1．雜化軌道理論在外界條件影響下，原子內部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。C原子2s22p2sp3雜化躍遷↑↓sppp↑↑基態↑sppp↑↑↑激發態sp3↑↑↑↑雜化軌道形成σ鍵H原子↑s1s14個C-H，鍵角為109°28′一．雜化軌道理論簡介2．雜化軌道理論要點一．雜化軌道理論簡介2．雜化軌道理論要點(1)原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)雜化前后原子軌道數目不變(參加雜化的軌道數目等于形成的雜化軌道數目)，且雜化軌道的能量相同。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時根據最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。二．雜化軌道類型與分子空間結構的關系1．雜化軌道的類型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由1個ns軌道和3個np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有

s和

p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結構為正四面體形。如下圖所示。二．雜化軌道類型與分子空間結構的關系1．雜化軌道的類型(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有

s和

p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如下圖所示。二．雜化軌道類型與分子空間結構的關系1．雜化軌道的類型(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個ns軌道和1個np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有

s和

p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如下圖所示。二．雜化軌道類型與分子空間結構的關系2．雜化軌道類型與價層電子對數、分子空間結構的關系價層電子對數原子雜化軌道2sp3sp24sp3原子軌道雜化價層電子對數σ鍵電子對數孤電子對數VSEPR模型分子的立體構型sp220直線形

直線形

sp2330

平面三角形平面三角形

21V形sp3440正四面體

正四面體

31三角錐形

22V形

二．雜化軌道類型與分子空間結構的關系2．雜化軌道類型與分子空間結構的關系三．中心原子雜化軌道類型的判斷1．根據分子或離子的VSEPR模型確定。2．根據雜化軌道數目確定。3．根據鍵角確定。雜化軌道類型spsp2sp3方法1VSEPR模型方法2雜化軌道數目方法3鍵角直線形平面三角形四面體形234109°28′120°180°三．中心原子軌道雜化類型的判斷4．有機物中碳原子雜化類型的判斷：4個σ鍵是sp3雜化，3個σ鍵是sp2雜化，2個σ鍵是sp雜化。5．等電子原理：原子總數相同、價電子總數相同的分子，具有相似的化學鍵特征，它們的許多性質是相近的。滿足等電子原理的分子稱為等電子體。例如CO和N2具有相同的原子總數和相同的價電子總數，屬于等電子體。效果檢測【典例1】根據價層電子對互斥理論，中心原子雜化軌道類型為sp2的微粒為A．CH3Cl

B．SO32- C．NF3 D．CO32-【答案】D【典例2】（2021·湖北·高二期末）氯化亞砜(SOCl2)是一種液態化合物，向盛有10mL水的錐形瓶中，小心滴加8~10滴SOCl2，可觀察到劇烈反應，液面上方有霧形成，并有帶刺激性氣味的氣體逸出，該氣體中含有使品紅溶液褪色的SO2。下列關于氯化亞砜分子的VSEPR模型、分子的幾何構型和中心原子(S)采取雜化方式的說法正確的是A．四面體形、三角錐形、sp3B．平面三角形、V形、sp2C．平面三角形、平面三角形、sp2D．四面體形、三角錐形、sp2【答案】A【典例3】（2022·湖南瀏陽·高二期末）氨分子的空間結構是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因為A．兩種分子的中心原子雜化類型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3雜化B．NH3分子中氮原子形成3個雜化軌道，CH4分子中碳原子形成4個雜化軌道C．NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強D．NH3分子中氮元素的電負性比CH4分子中碳元素的電負性大【答案】C【典例4】（2021·山東寧陽縣一中高二階段練習）下表中各粒子、粒子對應的立體結構及解釋均正確的是【答案】D分子立體結構原因A氨基負離子(NH2-)直線型N原子采用sp雜化B二氧化硫(SO2)V型S原子采用sp2雜化C碳酸根離子(CO32-)三角錐型C原子采用sp3雜化D乙炔(C2H2)直線型C原子采用sp雜化且