2.2.3杂化理论

sp杂化轨道是由 1个ns轨道和 1个 np轨道杂化而成
的，每个sp杂化轨道含有
1 2s
和
1 2p
的成分，sp杂化轨
道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。
思考:2：如何用杂化轨道理论解释CH≡CH和BeCl2的空 间结构呢？
BeCl2
Be ↑↓
2p 2s
sp2杂化
↑↑
sp
BeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道与氟原子p轨 道重叠形成三个sp-pσ键 VSEPR模型直线形 中心原子采用sp杂化（CO2等）
14s，和空34间p 结的构成为分正，四s面p3杂体化形。
பைடு நூலகம்
如图所示。
①sp3杂化
z
z
z
z
109°28′
y
y
y
y
x
x
x
x
➢ 甲烷分子中C原子的1个2s轨道与
3个2p轨道形成
个相同
的sp3杂化轨道.
➢ 夹角109°28′分别与4个氢原子的
1s轨道重叠，形成4个C-Hs-sp3σ
键，呈正四面体形。
对杂化过程的理解
NH3
N
2p
2s
sp3不等
性杂化
sp3
NH3分子中氮原子的4个sp3杂化轨道1个被孤电子对占 据，3个与氢原子的1s轨道重叠，形成3个N-Hs-sp3σ 键。
思考3：如何用杂化轨道理论解释NH3和H2O的空间结构呢？
H2O
sp3不等
O
2p
性杂化
sp3
2s
H2O分子中氧原子的4个sp3杂化轨道2个被孤电子对占据， 2个与氢原子的1s轨道重叠，形成2个O-Hs-sp3σ键。
注：杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。
VSEPR模型四面体形
中心原子采用sp3杂化。如SO42-、 NH4+等）
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
情况一：当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与
杂化轨道的空间结构相同
杂化类型
sp
sp2
sp3
轨道夹角
180°
120°
109°28′
杂化轨道 示意图
实例
BeCl2
BF3
CH4
分子结 构示意图
分子空 间结构
直线形
平面三角形
正四面体形
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
情况二：当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键
电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有
所不同
ABn型分子
中心原子杂 化类型
当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为 sp2 杂化，
当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为 s 杂化。 p
课堂练习2：推测下列微粒中心原子的杂化类型：
小结：
化学式
σ键电子对 孤电子对 杂化类型
H3O+ 3 1
sp3
NH22 2
sp3
CO2 2 0 sp
排斥力最小
杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间 取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同但 形状完全相同。
②sp2杂化
120°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
120 °
120
120
s
°
°
sp2杂化轨道是由 1个 ns轨道和 2个 np轨道
杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有
1 3s
和2 3p
成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈
CH2=CH2
C
↑↓ ↑ ↑
2s
2p
sp2杂化 ↑ ↑ ↑ ↑
sp2
CH2=CH2分子中碳原子的3个sp2杂化轨道有一个相互重叠形成 sp2-sp2σ键，另外2个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个ssp2σ键，未参与杂化的2P轨道相互重叠形成π键。
③sp杂化
z 180°z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
sp杂化 180℃
这是为什么呢？
莱纳斯·卡尔·鲍林
为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提 出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能 力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
Sp3杂化
109°28′
sp3杂化轨道是由 1个ns轨道和 3个 np轨道杂化而成，
每个sp3杂化轨道都含有 轨道间的夹角为 109°28′
平面三角形，如下图所示。
思考1：如何用杂化轨道理论解释CH2=CH2和BF3的 空间结构呢？
BF3
2s
2p
B ↑↓ ↑
sp2杂化
↑↑ ↑
sp2
BF3分子中硼原子的3个sp2杂化轨道与氟原子p轨道重叠形成 三个p-sp2σ键
结论：VSEPR模型平面三 中心原子采用sp2杂化（CO32-、
角形
SO2等）
价
吸收能量
层
激发
空
电
轨
子
道
能量相近、类型 不同的原子轨道
杂
轨道重新组合
化 轨 道
成对电子 中的一个
与激发电子轨 道能量相近
轨道总数目不 变，角度和形 状发生变化， 成键时释放能 量较多，轨道 重叠程度更大， 生成的分子更 稳定
含义： 原子轨道杂化
在外界条件影响下，中心原子能量相近的 原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的 轨道的过程。
杂化轨道
原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道， 叫做杂化轨道。
杂化轨道理论四要点 能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨 道可重新组合成杂化轨道。 数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相 等且杂化轨道的能量相同。
(变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加)
成键能力增强 杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子 形成的共价键更牢固。
CH≡CH
C ↑↓ ↑ ↑
2p 2s
sp杂化
↑↑
sp
↑↑
CH≡CH分子中碳原子的2个sp杂化轨道有一个相互重叠 形成sp-spσ键，另外1个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形 成两个s-spσ键，未参与杂化的2个2P轨道相互重叠形成2 个π键。
思考3：如何用杂化轨道理论解释NH3和H2O的空间结构呢？
第二章 分子结构和性质
第二节 分子的空间结构
第三课时
杂化轨道理论简介
目录
01 杂化轨道理论简介 02 杂化轨道类型与分子空间结
构的关系
甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H—C—H的键 角为109°28′。根据价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而， 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形的甲烷 分子。
中心原子孤电 子对数
空间结构
实例
AB2
sp2
1
V形
SO2
AB3 sp3
AB2或 (B2A)
1
三角锥形
NH3、PCl3、 NF3、H3O＋
2
V形
H2S、NH2-
①对于主族元素来说，
中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数 + 孤电子对
数 当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为 sp3 杂化，