2.2《分子的空间结构》（第2课时）课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
第二章 分子结构与性质
第三节 分子的空间结构
第2课时 杂化轨道理论
选修二
原子结构与性质
核心素养
通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。
通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，
建立分子空间结构分析的思维模型。
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#00B0F0
杂化轨道理论
基态
2s
2p
激发
激发态
杂化
原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道
重新组合后的新的能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道
杂化
杂化轨道
#0070C0
#00B0F0
对杂化过程的理解
#0070C0
#00B0F0
一、杂化轨道理论
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。
1. 杂化轨道的含义
(1) 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
(2) 杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，
且杂化轨道的能量相同。
2. 杂化轨道理论要点
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一、杂化轨道理论
(3) 杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。杂化轨道
在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂
化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图 ，成键时根据最大
重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键
更牢固。
(4) 为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道
的伸展方向不同，但形状完全相同。
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归纳总结
杂化轨道理论四要点
(1) 能量相近:
原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
(2) 数目不变:
形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。
(3) 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。
(4) 排斥力最小:
杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。
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#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
109°28′
1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个能量与形状完全相同的杂化轨道
彼此远离，
斥力最小
以CH4为例
（1）sp3杂化轨道
1. 杂化轨道的类型
基态
2s
2p
激发
激发态
杂化
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二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
109°28’
正四面体
109°28′
4个sp3杂化轨道可形成4个σ键
CH4的中心原子C采用sp3杂化方式
如：
NH3
H2O
3个杂化轨道被σ电子对占据
1个杂化轨道被孤电子对占据
杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道
109°28′
价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式
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#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1个s轨道和3个p轨道杂化形成3个能量与形状完全相同的杂化轨道
以BF3为例
（2)sp2杂化轨道
1. 杂化轨道的类型
B基态
2s
2p
激发
激发态
杂化
彼此远离，
斥力最小
#0070C0
#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
平面三角形
120°
3个sp2杂化轨道可形成3个σ键
BF3的中心原子B采用sp2杂化方式
F
F
F
B
120°
CH2=CH2中的C
未杂化的p轨道可用于形成π键
价层电子对数为3的中心原子采用sp2杂化方式
#0070C0
#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
C
2s2
基态原子：
H
1s1
激发态原子：
C
杂化后：
H
H
H
H
2p2
CH2=CH2
#0070C0
#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1个s轨道和1个p轨道杂化形成2个能量与形状完全相同的杂化轨道
以BeCl2为例
（3）sp杂化轨道
1. 杂化轨道的类型
Be基态
2s
2p
激发
激发态
杂化
彼此远离，
斥力最小
#0070C0
#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
平面三角形
120°
3个sp2杂化轨道可形成3个σ键
BF3的中心原子B采用sp2杂化方式
价层电子对数为2的中心原子采用sp杂化方式
CH2≡CH2中的C
180°
未杂化的p轨道可用于形成π键
HCN
CO2
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二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
C
2s2
基态原子：
H
1s1
激发态原子：
C
杂化后：
2p2
CH CH
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#00B0F0
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
2. 杂化轨道类型与分子空间结构的关系
当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结
构相同。
杂化类型 sp sp2 sp3
轨道夹角 180° 120° 109°28′
杂化轨道 示意图
实例 BeCl2 BF3 CH4
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二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
分子结构示意图
分子空间结构 _______ ___________ ___________
直线形
平面三角形
正四面体形
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二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
ABn型分子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 空间结构 实例
AB2 sp2 1 SO2
AB3 sp3 1 NH3、PCl3、
NF3、H3O＋
AB2或(B2A) 2
(2) 当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。
V形
三角锥形
V形
H2S、NH2
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归纳总结
(1)根据杂化轨道数目判断
杂化轨道只能用于形成σ 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σ 键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝
σ 键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。
杂化轨道数目 2 3 4
杂化类型 sp sp2 sp3
判断中心原子杂化轨道类型的三种方法
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归纳总结
(2) 根据杂化轨道的空间分布判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。
(3) 根据杂化轨道之间的夹角判断
①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。
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#00B0F0
归纳总结
代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型
CO2 0＋2＝2 sp
CH2O 0＋3＝3 sp2
CH4 0＋4＝4 sp3
SO2 1＋2＝3 sp2
NH3 1＋3＝4 sp3
H2O 2＋2＝4 sp3
杂化轨道数=中心原子孤电子对数＋σ 键电子对数
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归纳总结
sp2杂化
大 π 键 C6H6
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课堂练习
1. 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )
A. CO2与SO2 B. CH4与NH3
C. BeCl2与BF3 D. C2H2与C2H4
B
解析　CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错误；
均为sp3杂化，B项正确；
BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错误；
C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错误。
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#00B0F0
课堂练习
2. 下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为 直线形且分子中没有形成π键的是 ( )
A. CH≡CH B. CO2
C. BeCl2 D. BF3
C
#0070C0
#00B0F0
课堂练习
B
3. 已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是 ( )
A. X原子一定是sp2杂化
B. X原子一定为sp3杂化
C. X原子上一定存在孤电子对
D. VSEPR模型一定是平面三角形
解析　若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有一对孤电子对或两对孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可能为sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B项错误，C项正确；
若X有两对孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。
选修二
课堂小结
CLASS SUMMARY
选修二
感谢您的观看
THANKS FOR WATCHING