杂化轨道理论

杂化轨道理论

一：教学目标

1：掌握碳原子的轨道杂化，了解其他原子的轨道杂化

2：了解杂化轨道与VSEPR模型的关系，从而掌握分子中的键角、分子的构型

二：教学过程

复习回顾：价层电子对互斥模型(VSEPR模型)

分子中心原子ó键电子对数价层电子对数VSEPR模型立体构型中心原子价

电子排布式CH4

BF3

BeCl2

[展示甲烷的分子模型]

甲烷的分子模型表明是空间正四面体，键角是109°28′。然而碳原子的价电子排布式为：，价电子排布图为：，由共价键的饱和性----碳原子仅需要二个氢原子构成CH2，与甲烷的分子构型为什么有这这么大的差别呢？-----为了解释这个构型Pauling（鲍林）提出了杂化轨道理论。

1：杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

2：杂化过程：基态激发态杂化轨道重叠

-------下面以碳原子的杂化为例学习杂化轨道理论---课本 P40

⑴ SP3杂化：sp3杂化轨道表示由一个s轨道与三个p轨道杂化形成的

基态价电子排布图激发态杂化轨道

形成的四条sp3杂化轨道，不同于s轨道，也不同于p轨道，为了使轨道间的空间能最小，轨道间的夹角就为109°28′。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，就构成了四个性质、能量和键角都完全的σ键，形成一个正四面体构型的分子。

归纳：中心原子采用sp3杂化轨道的有：CH4、CCl4、NH3、H2O、PCl3等

思考：水分子中的氧原子、氨分子中的氮原子如何进行SP3杂化的呢？与碳原子的sp3杂化有何异同？-----VSEPR模型为非正四面体

练习1：下列微粒中心元素以sp3杂化的是（）

A．ICl4- B．ClO4- C．BrF4+ D．SF4

⑵ sp2杂化： sp2杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的

如乙烯分子：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个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，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键。所以，在乙烯分子中有个δ键、个∏键，构成、键角。

----中心原子采用sp2杂化轨道的有：石墨、乙烯、苯、甲醛、BF3、SO2、SO3、CO32-、NO3-等

思考：BF3分子中硼原子的杂化过

⑶ sp杂化：sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。

SP杂化轨道 P轨道

如乙炔分子：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轴方向重叠形成键。

所以乙炔分子中有个δ键、个∏键，构

成、键角。

----中心原子采用sp 杂化轨道的有：HC≡CH、BeCl2、CO2、Ag(NH3)2+等。

思考：BeCl2分子中硼原子的杂化过程

思考:杂化轨道理论中中心原子为什么要进行“激发”“杂化”?

练习2：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的（）

A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4

小结：（1）碳原子的杂化方式

（2）：杂化轨道的轨道形状：SP杂化轨道夹角为180°的直线型，--------- 轨道数：2

SP2杂化轨道夹角为120°的平面三角型，-----轨道数：3

SP3杂化轨道夹角为109°28′的正四面体构型。轨道数：4 （3）：杂化轨道理论的要点

(1) 发生轨道杂化的原子一定是，只有原子时才发生杂化。

(2) 参加杂化的各原子轨道能量要（同一能级组或相近能级组的轨道）。

(3) 杂化轨道的完全相同，在空间构型上都具有一定的（以减小化学键之间的排斥力），形成的杂化轨道在成键时更有利于轨道间的。

(4) 杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目形成的杂化轨道数目；

(5) 分子的构型主要取决于原子轨道的杂化类型。

(6)杂化轨道只能用于形成或者用来容纳未参与成键的，不能用于形成∏键。3：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（或σ键电子对数）

代表物中心原子孤对

电子对数中心原子价层

电子对数

杂化轨道数杂化轨道立体构型

BeCl2 2

NO3- 3

SO2 3

SO3 3

PCl3 4

------应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。课本---P41------思考与交流

练习（填空）： 3：在HCN中C原子以杂化、含有个σ键和个π键；

CH2O中C原子以杂化、含有个σ键和个π键。

4：

化学式中心原

子含有

孤对电

子对数中心原

子结合

的原子

数

杂化轨

道数

杂化轨

道类型

VSEPR

模型

VSEPR模型

名称

立体构

型名称

键角

CH4正四面体109028，BF3 3 1200 CO2SP 1800 NH31070 H2O V形1050 HCHO 0（？）1200 CO32- 3 1200 5：其他几种粒子的中心原子杂化轨道类型

粒子中心原子或离子配体或结合的原子杂化轨道类型立体构型名称[Ag(NH3)2]+Ag+SP

[Cu(NH3)4]2+dsp2平面四边形[Fe(CN)6]3+d2sp3正八面体形PCl5sp3d 三角双锥

练习5：根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：

O3， ClO3-

CNO- ， PH3

1 B ；

2 B ；

3 sp 2 2 ; sp2 3 2 ；

4 略

5、sp2杂化，V形； sp3杂化，三角锥形； sp杂化直线形；sp3杂化，三角锥形

课本 P43—你能指出N的杂化轨道类型吗？