52.2杂化轨道理论

第二节分子的立体结构第二课时杂化轨道理论简介活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？C原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：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。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.杂化条件：（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；（2）只有在形成分子的过程中才能会发生杂化。一.杂化轨道理论3、杂化轨道特点（1）杂化轨道前后轨道总数不变，形状发生改变，一头大，一头小，杂化后各轨道能量相同。（2）杂化轨道成键时同样遵循互斥理论，满足化学键间排斥力最小，故杂化轨道之间在空间内尽可能远离，呈立体对称结构。（3）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。未参与杂化的P轨道可用于形成π键。（4）一个轨道不管有没有电子，只要符合杂化的条件就可能参与杂化。4、杂化轨道形成过程2s2p2s2psp3激发杂化C原子sp3杂化轨道形成过程（1）sp3杂化sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°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1/4s轨道和3/4p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型H2O原子轨道杂化2s2p2对孤对电子杂化价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式如：CH4H2ONH3NH4+SiCl4sp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s轨道和2/3p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。第10页杂化轨道理论问题导学知识点三、杂化轨道与共价键的类型思考讨论用杂化轨道理论分析乙烯的杂化类型及分子空间构型？2p2s激发2p2s杂化psp2C的sp2杂化三个相同的sp2杂化轨道指向三角形的三个顶点;未杂化p形成π键;杂化轨道间夹角为120°。杂化轨道只能形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键；未参与杂化的p轨道可用于形成π键。乙烯的sp2杂化图解苯环的结构平面正六边形，离域大π键。1.苯环中的碳均是以sp2杂化成夹角为1200三个sp2杂化轨道.2.苯环中六个碳之间形成6个σ键,每个碳与氢形成1个σ键.3.苯环中六个碳中未杂化的P轨道彼此形成一个大π键.4.形成大π键比一般的π键更稳定,因此苯环体现特殊的稳定性sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线型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。可形成2σ键。剩下的两个未参与杂化的p轨道用于形成π键。乙炔的成键第16页杂化轨道理论视频导学知识点二、杂化轨道类型spsp2sp31个s1个p2180º直线形CO2C2H21个s2个p3120º平面三角形BF3C2H41个s3个p4109º28`正四面体形CH4CCl4第17页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定根据以上事实总结：如何判断一个化合物中心原子杂化类型及分子空间构型？问题探究第18页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定1、杂化轨道类型的判断杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对杂化轨道数=中心原子价层电子对数0+2=2sp直线形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp3正四面体形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角锥形方法：根据价层电子对数；或杂化轨道夹角。第19页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定2、杂化轨道立体构型与分子立体构型sp类型sp3sp2杂化轨道构型分子立体构型实例正四面体平面三角直线直线形CO2C2H2BF3平面三角形平面形C2H4V形SO2CH4CCl4正四面体形三角锥形NH3V形H2O有机物C杂化类型饱和C:sp3杂化，连接双键C:sp2杂化，连接三键C:sp杂化。第20页杂化轨道理论探究导学探究一、杂化轨道类型的判断与分子空间构型确定特别提醒：1．杂化轨道间夹角与分子内键角不一定相同；NH3中N与CH4中C均sp3杂化，但键角分别为107°和109°28′2．杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。3．杂化轨道符合VSEPR模型，尽量占空间，使它们间斥力最小。第21页习题导学1．计算下列各微粒中心原子的杂化轨道数，中心原子的杂化轨道类型，写出VSEPR模型名称。(1)CS2__________、__________、__________；(2)NH4+__________、__________、__________；(3)H2O__________、__________、__________；(4)PCl3__________、__________、__________；(5)BCl3__________、__________、__________。杂化轨道理论孤电子对数＋结合的原子数2sp3sp33sp2正四面体平面三角直线0+2=2sp直线形0+4=4sp3正四面体形2+2=4sp3四面体形1+3=4sp3四面体形0+3=3sp2平面三角形第22页习题导学2．碳原子有4个价电子，在有机化合物中价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛分子中，碳原子采取sp杂化的分子是(写结构简式，下同)_________，采取sp2杂化的分子是_____________________，采取sp3杂化的分子是________。杂化轨道理论有机物C杂化类型饱和C:sp3杂化，CH4、CH3CH3等饱和烷烃连接双键C:sp2杂化，C2H4、HCHO、苯等连接三键C:sp杂化。C2H2等CH≡CHCH2=CH2、、HCHOCH3CH3第23页杂化类型参与杂化的原子轨道杂化轨道数杂化轨道夹角杂化轨道空间构型种类数目spnsnp11sp2nsnpsp3nsnp12132180°直线型120º109.5º34平面三角形正四面体课堂小结杂化轨道理论1．掌握杂化轨道的“三个类型”sp、sp2、sp3。2．掌握杂化轨道与VSEPR模型的“三个对应关系”课堂小结第24页当堂巩固1.下列关于C2H4分子的分析中正确的是()A．碳原子是sp3杂化B．C—H键是sp2杂化轨道形成σ键，C—C键未杂化的2p轨道形成π键C．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键D．有5个σ键，1个π键三个相同的sp2杂化轨道指向三角形的三个顶点;未杂化p形成π键。C—H键是s—sp2σ键,C—C键是sp2—sp2σ键,一个π键分子中共有5个σ键，1个π键×××√D杂化轨道理论第25页当堂巩固2、对SO2与CO2说法正确的是()A．都是直线形结构B．中心原子都采取sp杂化轨道C．S原子和C原子上都没有孤对电子D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构3、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4DB杂化轨道理论