2.2 课时1 杂化轨道理论 课件（共20页） 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

(共20张PPT)
第2节 共价键与分子的空间结构 课时1
1.理解杂化轨道理论的主要内容,掌握三种主要的杂化类型；
2.能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。
联想 · 质疑
联想 · 质疑
甲烷分子呈正四面体形，氨分子呈三角锥形，乙烯分子呈平面结构。这些分子为什么具有不同的空间结构呢？分子的空间结构对物质的性质会带来怎样的影响？
甲烷
氨
乙烯
一、分子空间结构的理论分析
交流 · 研讨
交流 · 研讨
莱纳斯·卡尔·鲍林
↑
1s1
为什么能在CH4分子中与4个H原子的1s轨道会形成4个完全相同的σ键呢？
杂化轨道的理论
H
2s2
2p2
↑↓
↑
↑
C
研究证实，甲烷分子中的四个C-H键的键角均109°28'，从而形成非常规则的正四面体形结构。
1.杂化轨道理论
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。
(1)定义：
2s
2p
↑↓
↑
↑
基态
激发
2s
2p
↑
↑
↑
↑
激发态
sp3杂化轨道
杂化
↑
↑
↑
↑
得到4个新的能量相同、方向不同的轨道
电子云重叠
形成4个σ键
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。
重叠程度增大
(2)sp3杂化(甲烷分子中碳原子的杂化类型)
能量相近
重新组合
形成四个能量相同的新轨道
sp3杂化
一个2s轨道
三个2p轨道
sp3杂化轨道的夹角为109°28′，呈空间正四面体形(如CH4、CF4、CCl4)。
通常,有多少个原子轨道参加杂化,就形成多少个杂化轨道。
杂化类型 sp sp2 sp3
参与杂化的原子轨道及数目 s 1 1 1
p 1 2 3
(3)sp2杂化(乙烯分子中碳原子的杂化类型)
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
120°
未参与杂化的p轨道可用于形成π键。
s
p p p
未杂化轨道
sp2杂化
p
sp2
sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而得。sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。
(4)sp杂化(乙炔分子中碳原子的杂化类型)
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
180°
s
p p p
未杂化轨道
sp杂化
p
sp
p
sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而得。sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化类型。
(5)杂化轨道的形成及其特点
价层电子
空轨道
杂化轨道
轨道总数不变，角度和形状发生变化，成键时释放能量较多，轨道重叠程度增大，生成的分子更稳定。
激发
轨道重新组合
成对电子中的一个
与激发电子邻近
能量相近、类型不同的原子轨道
联想 · 质疑
联想 · 质疑
从苯的结构简式看，苯分子好像具有双键，苯应该具有乙烯的化学性质，当实验并非如此，那苯分子中究竟存在怎样的化学键？
(7)用杂化轨道理论解释苯分子的结构
苯分子中的每个碳原子均发生了sp2杂化。
C-C (sp2-sp2 ) σ键6个;
C-H (sp2-s ) σ键6个
未杂化的p轨道肩并肩
形成苯分子中的大π键
【练一练】
1.下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)
A.所有原子轨道都参与杂化
B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D.轨道杂化形成的杂化轨道中不一定有1个电子
A
2.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有(　　)
A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化
3.PCl3分子的空间结构是(　　)
A.平面三角形,键角小于120°
B.平面三角形,键角为120°
C.三角锥形,键角小于109°28'
D.三角锥形,键角为109°28'
D
C
4.有关乙炔分子中化学键的描述不正确的是(　　)
A.两个碳原子采用sp杂化方式
B.两个碳原子采用sp2杂化方式
C.每个碳原子都有两个未参与杂化的2p轨道形成π键
D.两个碳原子间形成两个π键和一个σ键
B
5.指出下列分子中中心原子可能采用的杂化轨道类型,并预测分子的空间结构。
(1)BCl3　(2)CS2　(3)CF4　(4)CH3Cl　(5)BeCl2　(6)NH3
(1)中心原子B采用sp2杂化,分子是平面三角形
(2)中心原子C采用sp杂化,分子是直线形
(3)中心原子C采用sp3杂化,分子是正四面体形
(4)中心原子C采用sp3杂化,分子是四面体形
(5)中心原子Be采用sp杂化,分子是直线形
(6)中心原子N采用sp3杂化,分子是三角锥形
原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程
组合后形成的一组新的能量相同的原子轨道
sp杂化
sp2杂化
sp3杂化
杂化轨道理论
轨道杂化
杂化轨道
杂化轨道类型