物质结构基础—杂化轨道理论(应用化学课件)

4.常见分子：CH4、CCl4、CF4、 SiH4、SiCl4、GeCl4等。
CH4的形成
等性杂化和不等性杂化
1.等性杂化：以上所讲的sp、sp2、sp3三种杂化轨道类型中， 每种类型形成的各个杂化轨道的形状和能量完全相同，所含s轨道 和p轨道的成分也相等，故这类杂化被称为等性杂化。
2.不等性杂化：由于有孤对电子的存在，中心原子经sp3杂化后，
sp3杂化、等性杂化和不等性杂化
sp3杂化
1.定义：同一原子由1个ns轨道和3个np轨道混杂，形成4 个等同的杂化轨道的过程，称sp3杂化。
例如CH4，正四面体构型，键角109˚28′，C：1s22s22p2
2.杂化轨道成分：每个轨道分别含有1/4的s成分和3/4 的p成分。
3. sp3杂化分子的几何构型----正四面体
正四面体形
鲍林引入杂化轨道概念，形成杂化轨道理论
杂化轨道理论要点
1、某原子成键时，在键合原子的作用下，原子的运动 状态有可能发生变化，主要有两个方面:
①电子激发；将其价电子层成对电子中的1个电子 激发到邻近的空轨道上。
②价层中能级相近的原子轨道“混杂”起来并重新 组成一组新的轨道（称杂化轨道），这一过程称轨道的 杂化。 CH4分子 C：1s22s22p2
104 45’ H2O分子V形
H2 O分子形成
杂化轨道理论概述
′
杂化轨道理论
价键理论的局限性 不能很好地说明多原子分子的价键形成和几何构型。 如 CH4
C 原 子 的 电 子 排 布 是 1s22s22p2 ， p 轨 道上只有2个未成对电子。按照价键理 论，与H原子只能形成2个C—H键。
实际上形成四个C－H 键
NH3分子三角锥型
NH3分子形成
小结： 1、sp3杂化及其分子构型 2、等性杂化和不等性杂化
杂化类型与分子几何构型
sp杂化、sp2杂化
杂化类型与分子几何构型
介绍由s轨道和p轨道参与杂化的三种方式，即sp，sp2，sp3 杂化以及等性杂化和不等性杂化。
sp杂化 1.定义：同一原子的1个s轨道和1个p轨道之间进行的杂化，
4.常见分子：BeCl2、HgCl2 ， CO2等。
sp杂化分子的形成
sp2杂化
1.定义：同一原子的1个ns轨道和2个np轨道杂化形成3个 等同的杂化轨道的过程。 • 例如：BF3 平面正三角形 B：1s22s22p1
2.杂化轨道成分：每个杂化轨道分别含有1/3的 s成分和 2/3的p成分。
3. sp2杂化分子的几何构型----平面正三角形
练习：请用杂化轨道理论解释：BF3分子的几何构型是平 面正三角形，但NF3分子的几何构型却是三角锥型。 解答：BF3 B：1s22s22p1 sp2等性杂化
NF3 N：1s22s22p3 sp2不等性杂化
解释H2O的分子构型为V形
解答：H2 O分子，V形，键角104˚45′，O：2s22p4
H2O为两对孤电子对，对成键电子对的排斥，键角被压得 更小，故为104˚45′。
形成4个不完全等同的杂化轨道，即为不等性杂化。例如NH3 ,H2O 分子等。
NH3分子
H2O分子
104 45’
2.不等性杂化
如NH3分子,实测三角锥型，键角107°18′，N：1s22s22p3
sp3 不等性杂化
2p
2s
sp3 杂化
其中3个杂化轨道中各有1个成单电子，第4个杂化轨道则被成对电子所 占有。由于成对电子没有参与成键，则离核较近，对另外三个杂化轨道有排斥 作用，因此键角107°18′小于正四面体的109˚28′，结构为三角锥型。
杂化轨道理论小结
sp杂化、sp2杂化、sp3杂化
杂化类型
sp
sp2
杂化轨道构型
直线形
平面正三 角形
sp3 四面体形
杂化轨道中孤 电子对数
０
０
０
１
２
分子几何构型 实例 键角
直线形
BeCl2 CO2 180˚
平面正三 角形
正四面体
三角锥
V形
BF3 SO3
CH4、CCl4 SiH4
NH3
H2O
120˚ 109˚ 28’ 107˚ 18’ 104˚ 45’
• sp2杂化轨道间的夹角为120˚，3个杂化轨道指向正三角形 的3个顶点。3个F原子与B原子形成3个σ键。BF3为平面 正三角形的几何构型，B原子位于中心。
B 120
4.常见分子：BF3、NO3- 、BCl3等。
BF3分子的形成
小结： 1. sp杂化及其分子几何构型 2. sp2杂化及其分子几何构型
形成2个等价的sp杂化轨道。 以BeCl2为例说明。 Cl--Be--Cl
Be：1s22s2
2.杂化轨道成分：每个杂化轨道分别含有1/2的 s成分和 1/2的p成分。
3. sp杂化分子的几何构型----直线形
气态BeCl2是一个直线形分子， 键 角 180° ， 两 个 Cl-Be 键 的 键 长和键能都相等。
2.同一原子中能级相近的n个原子轨道，杂化之后形 成n个杂化轨道。 3.杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力增强。
杂化
杂化
+
sp2杂化
小结： 1.价键理论的局限性 2.杂化轨道理论要点