2023-2024学年高中化学苏教版（2019）选择性必修二 4.1.1分子的空间结构 课件(共25张PPT)
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年高中化学苏教版（2019）选择性必修二 4.1.1分子的空间结构 课件(共25张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 23.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-12 14:38:32 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
4.1分子的空间结构
第一课时
C
H
H
H
H
··
··
··
··
为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？
甲烷分子的空间结构
C 电子排布图
（轨道表示式）
1s2
2s2
2p2
H 电子排布图
1s1
甲烷的4个C — H单键都应该是σ键，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子。
美国化学家鲍林
鲍林还是分子生物学的奠基人之一。
鲍林在化学的多个领域都有过重大贡献，曾两次荣获诺贝尔奖（1954年化学奖，1962年和平奖）。
鲍林系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的关系，于1931年提出了杂化轨道理论。
他在化学研究中创造性地提出了许多新的概念。例如，原子的共价半径、金属半径、离子半径、元素电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展都有重要的意义。
2p
2s
2s
2p
sp3
4个 sp3 杂化轨道
跃迁
sp3杂化
基态
激发态
在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。
碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。
甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的C-H σ键，呈正四面体形。
甲烷分子中C—H键之间的夹角——键角都是109°28＇。
1.概念：外界条件下，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。
2.要点：
（1）参与杂化的原子轨道能量相近（同一能级组或相近能级组的轨道）
（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；
杂化改变了原子轨道的形状、方向，成键时更有利于轨道间的重叠。
杂化轨道理论简介
（3）杂化后的轨道之间尽可能远离，在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小。
杂化前后的不变与变
不变：原子轨道的数目
变
轨道的成分
轨道的能量
轨道的形状
轨道的方向
更有利于成键：
轨道成键时更有利于轨道间的重叠
满足最小排斥，最大夹角分布
杂化后形成的化学键更稳定
杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对
金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。
正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+等。
2s2p轨道
2s
2p
2s
2p
sp2
3个sp2杂化轨道
跃迁
sp2杂化
BF3分子的结构示意图
在形成BF3分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和2个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。
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sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化, 形成3个sp2 杂化轨道。
BF3是平面正三角形分子，F原子位于正三角形的三个顶点，
B原子位于分子中心，分子中键角均为120°。
与F成键
BeCl2分子的结构示意图
2s
2p
2s
2p
sp
2个 sp 杂化轨道
跃迁
sp杂化
在形成BeCl2分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和1个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。
sp杂化轨道的形成过程
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
180°
sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。
sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。
应用杂化轨道理论解释多中心原子的结构
已知:乙烯是平面分子，键角为120o，分子中含有碳碳双键。
如何来确定中心原子C的杂化类型呢？
2s
2p
2s
2p
sp2
3个 sp2 杂化轨道
跃迁
sp2杂化
乙烯 中心原子C的sp2杂化
乙烯 中心原子C的sp2杂化过程
乙炔是直线形分子，键角为180°，分子中含有碳碳三键。
乙炔分子的碳原子采用什么杂化？它的杂化轨道用于形成什么化学键？怎么理解它存在碳碳三键？
2s
2p
2s
2p
sp
2个 sp 杂化轨道
跃迁
sp杂化
乙炔 中心原子C的sp杂化
乙炔 中心原子C的sp杂化过程
杂化类型
sp3
sp2
参与杂化轨道
1个s, 3个p
1个s, 2个p
杂化轨道数
4个sp3
3个sp2
杂化轨道间夹角
109°28′
120°
空间结构
正四面体
平面三角形
实例
CH4 CCl4、NH4+
CH2=CH2 BF3
杂化轨道类型
sp
1个s, 1个p
2个sp
180°
直线形
CH≡CH、BeCl2
课堂小结
1.价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。 ( )
2.NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。( )
3.五原子分子的空间结构都是正四面体形。( )
4.杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。( )
5.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形。( )
6.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
√
×
×
×
×
课堂练习
课堂练习
2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是( )
A.sp-p B.sp2-s
C.sp2-p D.sp3-p
C
4.1分子的空间结构
第一课时
C
H
H
H
H
··
··
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··
为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？
甲烷分子的空间结构
C 电子排布图
（轨道表示式）
1s2
2s2
2p2
H 电子排布图
1s1
甲烷的4个C — H单键都应该是σ键，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子。
美国化学家鲍林
鲍林还是分子生物学的奠基人之一。
鲍林在化学的多个领域都有过重大贡献，曾两次荣获诺贝尔奖（1954年化学奖，1962年和平奖）。
鲍林系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的关系，于1931年提出了杂化轨道理论。
他在化学研究中创造性地提出了许多新的概念。例如，原子的共价半径、金属半径、离子半径、元素电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展都有重要的意义。
2p
2s
2s
2p
sp3
4个 sp3 杂化轨道
跃迁
sp3杂化
基态
激发态
在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。
碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。
甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的C-H σ键，呈正四面体形。
甲烷分子中C—H键之间的夹角——键角都是109°28＇。
1.概念：外界条件下，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。
2.要点：
（1）参与杂化的原子轨道能量相近（同一能级组或相近能级组的轨道）
（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；
杂化改变了原子轨道的形状、方向，成键时更有利于轨道间的重叠。
杂化轨道理论简介
（3）杂化后的轨道之间尽可能远离，在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小。
杂化前后的不变与变
不变：原子轨道的数目
变
轨道的成分
轨道的能量
轨道的形状
轨道的方向
更有利于成键：
轨道成键时更有利于轨道间的重叠
满足最小排斥，最大夹角分布
杂化后形成的化学键更稳定
杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对
金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。
正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+等。
2s2p轨道
2s
2p
2s
2p
sp2
3个sp2杂化轨道
跃迁
sp2杂化
BF3分子的结构示意图
在形成BF3分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和2个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。
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sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化, 形成3个sp2 杂化轨道。
BF3是平面正三角形分子，F原子位于正三角形的三个顶点，
B原子位于分子中心，分子中键角均为120°。
与F成键
BeCl2分子的结构示意图
2s
2p
2s
2p
sp
2个 sp 杂化轨道
跃迁
sp杂化
在形成BeCl2分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和1个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。
sp杂化轨道的形成过程
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z
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180°
sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。
sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。
应用杂化轨道理论解释多中心原子的结构
已知:乙烯是平面分子，键角为120o，分子中含有碳碳双键。
如何来确定中心原子C的杂化类型呢？
2s
2p
2s
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sp2
3个 sp2 杂化轨道
跃迁
sp2杂化
乙烯 中心原子C的sp2杂化
乙烯 中心原子C的sp2杂化过程
乙炔是直线形分子，键角为180°，分子中含有碳碳三键。
乙炔分子的碳原子采用什么杂化？它的杂化轨道用于形成什么化学键？怎么理解它存在碳碳三键？
2s
2p
2s
2p
sp
2个 sp 杂化轨道
跃迁
sp杂化
乙炔 中心原子C的sp杂化
乙炔 中心原子C的sp杂化过程
杂化类型
sp3
sp2
参与杂化轨道
1个s, 3个p
1个s, 2个p
杂化轨道数
4个sp3
3个sp2
杂化轨道间夹角
109°28′
120°
空间结构
正四面体
平面三角形
实例
CH4 CCl4、NH4+
CH2=CH2 BF3
杂化轨道类型
sp
1个s, 1个p
2个sp
180°
直线形
CH≡CH、BeCl2
课堂小结
1.价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。 ( )
2.NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。( )
3.五原子分子的空间结构都是正四面体形。( )
4.杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。( )
5.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形。( )
6.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
√
×
×
×
×
课堂练习
课堂练习
2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是( )
A.sp-p B.sp2-s
C.sp2-p D.sp3-p
C