人教版（2019）选择性必修第二册 2.2.3 杂化轨道理论简介 课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
杂化轨道理论简介
The theory of hybrid orbit
【感受自然之“对称美”】
CH4
C2H4
C2H2
【感受化学中的对称性】
一些典型分子的空间构型
Cl
Cl
Be
F
F
F
B
【复习回顾】
1.从原子轨道角度，共价键可分为哪两种基本类型？
2.价层电子对互斥（VSEPR）模型有哪些？
价层电子对数 VSEPR模型 键角
2
3
4
直线形 180°
平面正三角形 120°
正四面体型 109°28′
σ 键、π 键
3.画出基态碳原子的电子排布式和价电子的轨道表示法。
问题1：为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？
C原子 电子排布图
（轨道表示式）
1s2
2s2
2p2
H 电子排布图
1s1
C
C
如何解决这一矛盾，鲍林
提出了杂化轨道理论
活动一：根据价层电子对互斥理论，分析CH4的立体构型
问题2：如何解释CH4的四个C-H键完全相同？
sp3
C：2s22p2
　 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。
电子激发
【观察与思考】
(1)观察杂化过程,分析原子轨道杂化后,数量和能量有什么变化
轨道的形状是否发生改变？轨道空间伸展方向是否改变？
(2)发生杂化的轨道有什么要求
sp3杂化轨道的形成过程
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
109°28′
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。
每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4 s轨道和3/4 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形。
【模型建立】
109°28’
请解释甲烷分子的形成、空间构型和共价键类型？
【模型应用】
鲍林——美国著名化学家，1954年因在化学键方面的工作获得诺贝尔化学奖，1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖。
鲍林在探索化学键理论时，遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。为了解释甲烷的正四面体结构，说明碳原子四个键的等价性，鲍林在1928一1931年，提出了杂化轨道的理论。
莱纳斯·卡尔·鲍林
活动二：认识杂化轨道理论
在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。
杂化轨道理论要点：
同一原子中能量相近的原子轨道可以重新组合，形成新的杂化轨道。
杂化前后轨道数目不变，新形成的几个杂化轨道能量相同。
杂化轨道的形状发生了变化，更有利于有效地重叠，成键能力更强。
杂化轨道的伸展方向发生变化，杂化轨道在空间力求最大夹角（排斥力最小）。
轨道能量发生变化
不变
改变
杂化电子云图
180°
109.5°
120°
直线形
正三角形
正四面体形
【理论支持】
180°
Cl
Cl
Be
Cl
Cl
sp
px
px
任务1：试用杂化轨道理论，分析BeCl2分子的形成
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
180°
活动三：认识杂化轨道类型
sp杂化
中心原子的_______轨道和________轨道杂化得到夹角为_______的_________ sp杂化轨道。
s
p
p
p
sp
p
p
sp
sp
p
p
1个ns
1个np
180°
直线形
【模型建立】
未参加杂化的p轨道,用用于形成π 键。
120°
F
F
F
B
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
120°
任务2：试用杂化轨道理论，分析BF3分子的形成
活动三：认识杂化类型
sp2杂化
中心原子的________轨道和________轨道杂化得到夹角_____的_________ sp2杂化轨道。
1个ns
2个np
120°
平面三角形
s
p
p
p
sp2
p
【模型建立】
未参加杂化的p轨道,用用于形成π 键。
杂化类型 sp sp2 sp3
轨道组成
轨道夹角
杂化轨道示意图
实例
分子的空间结构
1个ns和1个np
1个ns和2个np
1个ns和3个np
180°
120°
109°28′
BeCl2
BF3
CH4
直线形
平面三角形
正四面体
杂化轨道与分子空间构型
【小结】
杂化轨道数 =
=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
中心原子的价层电子对数
1.试用杂化轨道理论加以说明NH3、H2O的杂化类型与共价键类型。
2个杂化轨道被σ电子对占据
2个杂化轨道被孤电子对占据
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
杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参加成键的孤电子对。
【模型应用】
我来挑战
H2O的中心O原子采取sp3的杂化
NH3的中心N原子采取sp3的杂化
CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？
先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时：
一般键角按 sp＞sp2＞sp3 顺序；
杂化类型相同时，由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，中心原子孤电子对数越多，排斥作用越大，键角越小。
NH3
H2O
活动四：从杂化轨道理论角度比较键角大小
【模型应用】
1. C2H4是平面形分子，分子中键角为120°。乙烯分子的碳原子采取什么方式杂化？它的杂化轨道用于形成什么化学键？怎样理解它存在的碳碳双键？
H
H
H
H
我来挑战
在乙烯分子中，2个C原子各以一个sp2杂化轨道与2个H原子的1s轨道重叠形成2个C-H σ键，同时，又各以另一个sp2杂化轨道形成1个C-C σ键。除此之外，两个碳原子又通过各自的1个未参加杂化的p轨道重叠形成1个π键。因此乙烯的双键中有1个σ键和1个π键。
【模型应用】
2. C2H2是直线形分子，分子中键角为180°。乙炔分子的碳原子采取什么方式杂化？它的杂化轨道用于形成什么化学键？怎样理解它存在的碳碳双键？
我来挑战
杂化轨道数 =
= 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
杂化轨道理论、VSEPR模型、微粒的立体构型的关系
中心原子的价层电子对数
代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 VSEPR模型 VSEPR模型 名称 分子的
立体构型
CO2
SO3
CH4
SO2
NH3
H2O
0+2=2
sp
直线形
0+3=3
sp2
平面三角形
0+4=4
sp3
正四面体形
1+2=3
sp2
V形
1+3=4
sp3
三角锥形
2+2=4
sp3
V形
直线形
平面三角形
正四面体形
平面三角形
四面体形
四面体形
【归纳总结】
苯分子是平面正六边形，键角是120°，试用杂化轨道理论进行解释？
【课后思考】
【课堂练习】
1. 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）杂化轨道只用于形成共价键 （ ）
（2）中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体形结构（ ）
（3）NH3为三角锥形，N发生sp2杂化（ ）
（4）只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均在sp2杂化（ ）
（5）中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形（ ）
（6）价层电子对互斥模型中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数（ ）
√
√
√
×
×
×
【课堂练习】
2. 下列说法中，正确的是（ ）
A.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B.凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构都是正四面体型
C.凡是AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
D.SCl2属于AB2型共价化合物，中心原子S采取sp杂化轨道成键
A
3. 关于CO2与SO2的说法中，正确的是（ ）
A.C和S上都没有孤对电子
B.C和S都是sp3杂化
C.都是AB2型，所以空间结构都是直线形
D.CO2空间结构是直线形，SO2的空间结构是V形
D
谢 谢
Thank You !