杂化轨道理论

素所形成的MX2型共价化合物，中心原子采取 sp杂化。如BeBr2、HgCl2。
探究2：BF3 分子的形成
F
120° 实验测得，三个共价键，
B
平面三角形分子（键角
120°）。
F
F
B原子价电子排布式：2s22p1，有一 个未成对电子
1个2s 轨道与2个2p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂 化轨道。
代表物
CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构
0+2=2
sp
直线形
0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 2+2=4
sp2
平面三角形
sp3
正四面体形
sp2
V形
sp3
三角锥形
sp3
V形
知识小结
三、杂化轨道理论简介
1. 杂化轨道概念 2.杂化轨道理论的要点 3.三种sp杂化轨道类型的比较
第二节 分子的立体结构
（第三课时）
2010.12.29
复习回顾
一、形形色色的分子 二、价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
中心原子
分子 类型
中心原子 结合的原子数
代表物
空间构型
AB2
2
CO2
直线形
无孤对电子 AB3
3
CH2O 平面三角形
AB4
4
CH4 正四面体
有孤对电子 AB2
2
AB3
3
H2O
V形
(1) 发生轨道杂化的原子一定是中心原子。
(2) 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）。
(3) 杂化轨道的能量、形状完全相同。
(4) 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；杂化后原子轨道方向 改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠
(5) 杂化轨道在空间构型上都具有一定的对称性（以 减小化学键之间的排斥力）。 (6)分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。
NH3 三角锥形
思考与交流
1.回忆： CH４分子中C原子形成几个共价键？分 子空间构型怎样？
2.写出基态C原子价电子的电子排布图,并推测： CH４分子的C原子怎样才能形成四个共价键？
3.如果C原子就以１个２s轨道和３个２p轨道上的 单电子，分别与四个Ｈ原子的１s轨道上的单电子 重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？ 这与CH４分子的实际情况是否吻合？
3.“杂化轨道”有哪些特点？
三、杂化轨道理论简介
1. 杂化轨道概念
在形成分子时，由于原子的相互影响，同 一原子中的若干不同类型、能量相近的原子 轨道混合起来，重新分配能量和调整空间方 向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道
这种轨道重新组合的过程称为原子轨道的 “杂化”（混合平均化）
2.杂化轨道理论的要点
sp3杂化 —— CH4分子的形成
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 1/4 s 轨道和 3/4 p
轨道的成分 每两个轨道间的夹角为
109°28′，正四面体形
规律：第ⅣA族元素与第ⅠA族、ⅦA族元素所形成的MX4型共价化合
sp杂化轨道—直线形，夹角180° 2个 sp2杂化轨道—平面三角形，夹角120°3个 sp3杂化轨道—正四面体形，夹角109°28′4个
4.中心原子杂化类型判断的一般方法
杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数= 中心原子孤对电子对 数＋中心原子结合的原子数
1：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是
2s
2px
2py
2pz
键长、键能相同，键角相同为109°28′
三、杂化轨道理论简介
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理 论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲 烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生 混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同 的sp3杂化轨道，夹角109 28 ′ ,正四面体形。
sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图
sp2 杂化 —— BF3分子的形成
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。
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
规律：第ⅢA族元素与第ⅦA族元素所 形成的MX3型共价化合物，中心原子 采取sp2杂化。如BBr3。
物，中心原子采取sp3杂化。如CCl4、SiF4、CHCl3。
3.三种sp杂化轨道类型的比较
杂化 类型
sp
参与杂化的 原子轨道
1个 s + 1个p
杂 化 2个sp杂化 轨 道 数 轨道
杂化轨道 180° 间夹角
空间 构型
直线形
实
例 BeCl2
sp2
1个s + 2个p 3个sp2 杂化轨道 120°
探究1：BeCl2分子的形成
实验测得: 两个共价键，直线形分子（键角180°） Cl—Be—Cl
Cl
Be
Cl
180°
Be原子价电子排布式：2s2 没有未成对电子
一个2s 和一个2 p 轨道杂化,形成sp杂化轨道
sp杂化轨道的形成和空间取向示意图
为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为180° 。
测分子的几何构型。
(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O
4、下列微粒中心元素以sp3杂化的是（ B）
A．ICl4-
B．ClO4-
C．BrF4+ D．SF4
5．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ B）
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杂化的2p轨道形成π键 D．两个碳原子形成两个π键
sp 杂化 —— BeCl2分子的形成
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。
每个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°，呈直线型。
BeCl2分子结构
sp
px
px
Cl
Cl
Cl
Be
Cl
规律：第ⅡA族、ⅡB族元素与第ⅦA族元
注意：杂化轨道一般形成σ键，没有杂化的p轨 道形成π键。
问题探究
根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中 心原子的杂化类型？
sp3
C－C
sp2
C＝C
sp
C≡C
★注意：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子
4.中心原子杂化类型判ห้องสมุดไป่ตู้的一般方法
杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数= 中心原子 孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
( B)
2：对SO2与CO2说法正确的是( D )
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：指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预
2p 2s
C的基态
激发 2s
2p
激发态
杂化 正四面体形 sp3 杂化态
sp3 杂化
C原子由1个2s轨道和3个2p轨道混杂并重新组合成4个能量与 形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和 3/4的p轨道成分，因此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 伸展方向分别指向 正四面体的四个顶 点。
每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个 相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键.
各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼 此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和 一个π键构成。
C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化。 两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。 各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键， 两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π 键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。
平面三角形
BF3
sp3
1个s + 3个p 4个sp3 杂化轨道
109°28′
正四面体形
CH4
应用反馈
用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、 成键情况和分子的空间构型。
（1）CH2＝CH2 （2）CH≡CH
提醒：杂化轨道只能用于形成σ键或 容纳孤对电子，剩余的未杂化p轨道 还可形成∏键。
C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生 杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。
四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3 杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量 和键角都完全相同的s-sp3σ键，形成一个正四面 体构型的分子。
思考与交流
通过以上的学习，以CH4为例，谈谈你对“杂化” 及“杂化轨道”的理解。
1.C原子为什么要进行“杂化”？
2.什么是杂化？C原子是如何进行“杂化”的？