杂化轨道与分子的空间构型基本要点
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高二化学选修3第二章第二节分子的立体构型 杂化轨道理论
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，
三、杂化轨道理论
1、理论要点
① 同一原子中能量相近的不同种原子轨道在成 键过程中重新组合，形成一系列能量相等的新轨 道的过程叫杂化。形成的新轨道叫杂化轨道,用 于形成σ键或容纳孤对电子 ② 杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道数目 之和 ③ 杂化轨道成键能力强，有利于成键 ④ 杂化轨道成键时，满足化学键间最小排斥原 理，不同的杂化方式，键角大小不同 ⑤ 杂化轨道又分为等性杂化和不等性杂化两种
④ 其它杂化方式
dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化
例如：sp3d2杂化：SF6 构型：四棱双锥 正八面体
此类杂化一般是金属作为中心原子 用于形成配位化合物
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型 • 杂化轨道类型 sp
参加杂化的轨道 s+p 杂化轨道数 2
sp2
s+(2)p 3
+
构型 120° 正三角型
BF3的空间构型 为平面三角形
F
2p
F
激发 2s
B
B： 2s22p1
2s
2p
F
sp2杂化
sp2
③ sp3杂化
2p
2s
以C原子为例
2s 2p
激发
C
杂化
C
sp 杂 化
3
基态 激发态
1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道
构型 109°28′ 正四面体型 4个sp3杂化轨道可形成4个σ键 价层电子对数为4的中心原子 采用sp3杂化方式
CH4的空间构型为正四面体
C：2s22p2
2s
2p
激发 2s
2p
sp 杂化
轨道杂化和分子空间构型的确定教案
具有相同原子数和相同价电子数（指全部电子总数和价电子总数）的分子或离子往往具有相似的结构特征。
[小结]
杂化理论的基本要点：
1.在形成分子时，由于原子间的相互作用，若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组新的轨道，这种重新组合的过程叫杂化。所形成的新轨道称为杂化轨道。
2.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
3.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理。
4.杂化轨道可分为等性杂化和不等性杂化。
[典型例题]
1.CH3+是重要的有机反应中间本，已知：CH3+中四个原子共平面，三个键角相等，则CH3+的键角应是；它的电子式是；中心碳原子的杂化类型为。
2.如何杂化理论来解释乙炔、乙烯的结构。
［课后练习］
教学过程
教学内容
教法与学法
[导入]
观察下表，谈谈你的看法：
分子
CO2
CH4
H2O
NH3
键角
180°
109.5°
104.5°
107.3°
[知识梳理]
一、轨道杂化知识
1.杂化：杂化是指原子在相互结合成键过程中,原来能量接近的原子轨道要重新混合,形成新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化。所形成的新的轨道叫杂化轨道。
其中中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。
分子
BeCl2
BF3
CH4
价电子对数
几何构型
说明：如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。
［知识拓展］——等电子原理
[小结]
杂化理论的基本要点：
1.在形成分子时，由于原子间的相互作用，若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组新的轨道，这种重新组合的过程叫杂化。所形成的新轨道称为杂化轨道。
2.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
3.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理。
4.杂化轨道可分为等性杂化和不等性杂化。
[典型例题]
1.CH3+是重要的有机反应中间本，已知：CH3+中四个原子共平面，三个键角相等，则CH3+的键角应是；它的电子式是；中心碳原子的杂化类型为。
2.如何杂化理论来解释乙炔、乙烯的结构。
［课后练习］
教学过程
教学内容
教法与学法
[导入]
观察下表，谈谈你的看法：
分子
CO2
CH4
H2O
NH3
键角
180°
109.5°
104.5°
107.3°
[知识梳理]
一、轨道杂化知识
1.杂化：杂化是指原子在相互结合成键过程中,原来能量接近的原子轨道要重新混合,形成新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化。所形成的新的轨道叫杂化轨道。
其中中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。
分子
BeCl2
BF3
CH4
价电子对数
几何构型
说明：如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。
［知识拓展］——等电子原理
分子杂化理论要点
杂化轨道理论要点杂化轨道理论（hybrid orbital theory）是1931年由Pauling L等人在价键理论的基础上提出，它实质上仍属于现代价键理论，但它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
杂化轨道理论的要点：1.在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（即波函数），可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原子轨道，这种轨道重新组合的过程称为杂化（hybridization），杂化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybrid orbital）。
2.杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。
3.杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。
不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。
轨道杂化类型及实例按参加杂化的原子轨道种类，轨道的杂化有sp和spd两种主要类型。
按杂化后形成的几个杂化轨道的能量是否相同，轨道的杂化可分为等性杂化和不等性杂化。
sp型和spd型杂化1. sp型杂化能量相近的n s轨道和n p轨道之间的杂化称为sp型杂化。
按参加杂化的s轨道、p轨道数目的不同，sp型杂化又可分为sp、sp2、sp3三种杂化。
（1）sp杂化由1个s轨道和1个p轨道组合成2个sp杂化轨道的过程称为sp杂化，所形成的轨道称为sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道均含有1/2的s轨道成分和1/2的p轨道成分。
为使相互间的排斥能最小，轨道间的夹角为180°。
当2个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就形成直线型分子。
图9-1 sp杂化过程及sp杂化轨道的形状（2）sp2杂化由1个s轨道与2个p轨道组合成3个sp2杂化轨道的过程称为sp2杂化。
每个sp2杂化轨道含有1/3的s轨道成分和2/3的p轨道成分，为使轨道间的排斥能最小，3个sp2杂化轨道呈正三角形分布，夹角为120°[图9-2]。
分子构型与物质的性质
HNH 107 18'
ο
2p
2s
sp3杂化
H 2O
HOH 104 30
ο
'
2p 2s
sp 杂化
3
sp
3
s-p 型杂化轨道和分子的空间构型
杂化类型 sp sp2
四
sp3
面 体 2 角 形 H2O
杂化轨道排布 直线形 三角形
杂化轨道中孤 0 0 0 1 对电子数 分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角锥形
分子或离子的空间构型。
二、价层电子对互斥理论的应用实例
（一） CH4 的空间构型
在CH4 中，C 有4个电子，4个H 提供4个电
子，C 的价层电子总数为8个，价层电子对为4
对 。C 的价层电子对的排布为正四面体，由于 价层电子对全部是成键电子对，因此 CH4 的空 间构型为正四面体。
（二） ClO3
四方锥形
IF5
4
2
AB4
平面正方 形
ICl 4
分子的 极性
概念辨析
在任何一个分子中都可以找到一个 正电 荷重心和一个负电荷重心, 根据正负电荷重 心是否重合, 可以把分子分为极性分子和非 极性分子. 如果分子中正电荷的重心与负电荷的重 心相重合, 那就是非极性分子. 如果正负电荷重心不相重合, 则分 子就 因显正负两极而叫做极性分子.
60 ° 107 °18’ 120 °
极性
非极性 极性 极性
极性
非极性 极3 BF3 、 SO3
AB4
AB3C AB2C2 AB5 AB6
正四面体
四面体 四面体 正六面体 正八面体
109 ° 28’
≠109 °28’ ≠109 °28’
分子的立体构型之杂化轨道理论
杂化轨道理论为了更好地解释多原子分子的实际空间构型和性质，1931年鲍林和斯莱脱(Slater)在电子配对理论的基础上，提出了杂化轨道理论(hybrid orbital theory)，丰富和发展了现代价键理论。
1、杂化轨道理论的基本要点原子在形成分子时，为了增强成键能力，同一原子中能量相近的不同类型（s、p、d…）的几个原子轨道可以相互叠加进行重新组合，形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道。
这种原子轨道重新组合的过程称为原子轨道的杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。
注意：①、只有在形成分子的过程中，中心原子能量相近的原子轨道才能进行杂化，孤立的原子不可能发生杂化。
②、只有能量相近的轨道才能互相杂化。
常见的有：ns、np 、nd；(n-1)d 、ns、np；③、杂化前后，总能量不变。
但杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力增强，形成的化学键的键能大。
这是由于杂化后轨道的形状发生了变化，电子云分布集中在某一方向上，成键时轨道重叠程度增大，成键能力增强。
④、杂化所形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的数目，亦即杂化前后，原子轨道的总数不变。
⑤、杂化轨道的空间构型取决于中心原子的杂化类型。
不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同，即一定数目和一定类型的原子轨道间杂化所得到的杂化轨道具有确定的空间几何构型，由此形成的共价键和共价分子相应地具有确定的几何构型。
☆什么叫杂化？同一原子的能量相近的原有的原子轨道“混杂”起来，重新组合形成新轨道的过程，叫做杂化。
☆什么叫杂化轨道？新组合的原子轨道叫做杂化轨道。
☆为什么要杂化？杂化轨道形成的化学键的强度更大，体系的能量更低。
☆杂化的动力：受周围原子的影响。
☆为什么杂化后成键，体系的能量降低？杂化轨道在一个方向上更集中，便于轨道最大重叠。
☆杂化轨道的构型决定了分子的几何构型：杂化轨道有利于形成σ键，但不能形成π键。
杂化理论
对于共价分子(或离子)以通式AXmEn表示
首先先确定中心原子A的价层电子对数VP
VP = BP + LP = m + n
负 A的价电子总数-m个配位原子的未成对电子数 离子电荷数 正 n 2 若n不为整数，则进为整数。如：NO2
n=(5-2×2)/2=1/2， 应取n=1
18
2. 分子形状的确定方法
3
Configuration of N in ground state
Hybrid orbital
Valence bond pictures of NH3
HNH 107 18'
Formation of the covalent bonds in NH3
B：H2O中O原子采取 sp3 不等性杂化
A+B→AB
Ψ I CaΨ A CbΨ B
ΨⅡ C aΨ A－C bΨ B
' '
（结构化学内容！）
成键三原 ▲ 能量相近原理 则： ▲ 最大重叠原理
▲ 对称性匹配
处理分子轨道的方法
决定成键的效率
决定是否能成键
首先弄清分子轨道的数目和能级; 再由原子算出可用
来填充这些轨道的电子数; 最后, 按一定规则将电子填入分
BF3
CH4
2 1 VP= (3+3)=3 2 1 VP= (4+4)=4 2 1 2
LP = 0 LP = 0
LP = 0
PC15 VP= (5+5)=5 SF6
1 VP= (6+6)=6 2
LP = 0 LP = 0
21
LP≠0分子的空间构型
≠电子对的空间构型使价层电子对斥力最小
高中化学竞赛之杂化轨道理论
2．苯分子的空间结构
碳原子的p轨道
杂化轨道理论解释苯分子的结构：
C为SP2杂化 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )
所有原子（12个）处于同一平面
分子中6个碳原子未杂化的2P轨道 上的未成对电子重叠结果形成了
一个闭合的、环状的大π键
形成的π电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面， 一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。
sp型的三种杂化
杂化类型 参与杂化 的原子轨 道 杂化轨道 数 sp 1个s + 1个p 2个sp杂化轨 道 180o 直线 sp2 1个s + 2个p sp3 1个s + 3个p
3个sp2杂化轨 4个sp3杂化轨 道 道 120o 正三角形 BF3, BCl3 109.5o 正四面体
杂化轨道 间夹角 空间构型 实例
c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3－ ：5+0 4+3=8 ， NH4＋ ： 5+1 4 -1= 8 。
代表物 杂化轨道数 CO2
（4+0）÷2=2
杂化轨道 类型
SP SP2 SP3 SP2
分子结构
直线形 平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形
CH2O （4+2+0）÷2=3
BeCl2，C2H2
CH4，CCl4
sp2 杂 化 轨 道
乙烯中的Ｃ在轨道杂化时，有一个Ｐ轨 道未参与杂化，只是Ｃ的２s与两个２p轨 道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道， 三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三 个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所 在平面。杂化轨道间夹角为120°。
共价键与分子的空间构型
杂化轨道
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。
思考：
( 1）杂化前后轨道的数目有何变化
（2）杂化前后轨道的形状和伸展方向有何变化 （3）每个新轨道是否完全相同
一、杂化及特点
杂化：能级相近的价电子轨道混合，形成新的 价电子轨道的过程。——杂化轨道。
特点： （1）杂化轨道数目——不变。
杂 化 轨 道与分子结构
教学要点
杂化轨道的概念
杂化轨道的特点 杂化轨道的不同类型与分子的 空间构型
教学重点、难点
杂化轨道的特点 杂化轨道的类型与分子空间构型
的关系
S轨道和P轨道
杂化轨道理论简介
分析思考：
１、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推 测：CH４分子的C原子有没有可能形成四个共价 键？怎样才能形成四个共价键？ ２、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？
2p
杂化
2s
C的基态
sp杂化轨道
p p
两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成C—C 键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重 叠形成两个C—H 键，两个py轨道和两个pz轨道分别 从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的C—C 键，形 成乙炔分子。
C-C 、C=C、 C≡C 的比较
理论分析：B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F 原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的 σ 键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。 实验测定：BF3分子中有3个完全等同的B-F键，键 角为1200 ，分子的空间构型为平面三角形。
高考化学一轮复习考点突破：杂化轨道与分子的空间构型(教与学课件)
高考复习 高中 考点 试题 高考 2020 复习 教材高考 高考资料 高考复习 高三 高中语文 高中数学 高中物理 高中化学 高中英语 高中生物 高中地理 高中历史 高中政治 初中语文 初中数学 初中物理 初中 化学 初中英语 初中生物 初中地理 初中历史 初中政治 语文 数学 物理 化学 英语 生物 地理 历史 政治 中考，复习，初中，考点，试题，2019，数学，课件 PPT模板 活动策划 工作计划 策划书 工作汇 报 教育教学 教育培训 教学课件 主题教育 班会育人 教学计划 班会 课件 教学研究 模板 家长会 思想教育 小学教学 中学教学 大学教学 幼儿教学 安全教育 小升初，小考，复习，考试
空间成四面体分布。为了更好地说明这类问题，
Pauling等人以价键理论为基础，提出杂化轨道理
论
三．杂化轨道与分子的空间构型：
2.杂化轨道理论的要点：
其要点为：
1.在形成分子时，中心原子地能级相近地原 子轨道要打乱重组（杂化），形成能级相等的 杂化轨道。
2.n个原子轨道杂化，形成n个杂化轨道。
3.杂化轨道与其它原子成键时，共用电子对 间要采取排斥力最小的位置，以使分子系统的 能量最低，分子最稳定。
三．杂化轨道与分子的空间构型：
3.杂化轨道类型与分子的空间构型与分子的空间构型。 2）sp2杂化：如BF3，θ ＝1200 ∴ BF3为平面正方形，如下图所示：
三．杂化轨道与分子的空间构型：
3.杂化轨道类型与分子的空间构型与分子的空间构型。 3）sp3杂化： – CH4、CCl4:
cos
1
三．杂化轨道与分子的空间构型： 3.杂化轨道类型与分子的空间构型与分子的
空间构型。
1）sp杂化：
s轨道与p轨道形成sp杂化轨道后，“＋”号部分 增大，“—”号减小。当它们与其它原子轨道 重叠成键时，重叠得更多，形成的键更稳定。
空间成四面体分布。为了更好地说明这类问题，
Pauling等人以价键理论为基础，提出杂化轨道理
论
三．杂化轨道与分子的空间构型：
2.杂化轨道理论的要点：
其要点为：
1.在形成分子时，中心原子地能级相近地原 子轨道要打乱重组（杂化），形成能级相等的 杂化轨道。
2.n个原子轨道杂化，形成n个杂化轨道。
3.杂化轨道与其它原子成键时，共用电子对 间要采取排斥力最小的位置，以使分子系统的 能量最低，分子最稳定。
三．杂化轨道与分子的空间构型：
3.杂化轨道类型与分子的空间构型与分子的空间构型。 2）sp2杂化：如BF3，θ ＝1200 ∴ BF3为平面正方形，如下图所示：
三．杂化轨道与分子的空间构型：
3.杂化轨道类型与分子的空间构型与分子的空间构型。 3）sp3杂化： – CH4、CCl4:
cos
1
三．杂化轨道与分子的空间构型： 3.杂化轨道类型与分子的空间构型与分子的
空间构型。
1）sp杂化：
s轨道与p轨道形成sp杂化轨道后，“＋”号部分 增大，“—”号减小。当它们与其它原子轨道 重叠成键时，重叠得更多，形成的键更稳定。
第2节 杂化理论和分子空间构型
一、杂化轨道理论 1、SP3杂化
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。
14
6
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。
四个H原子分别以4个s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。
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1320. 12.13Sunday, December 13, 2020
•
2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。00:5 0:0500: 50:0500 :5012/ 13/2020 12:50:05 AM
•
3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 300:50: 0500:5 0Dec-20 13-Dec-20
n 中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数 m 2
ⅰ其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，例如：
B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8
ⅱ配位原子提供电子数的计算方法：
①H、卤素只提供1个共用电子；
② 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；
③当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子
大π 键 （离域键） C6H6
思考：1、运用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔、苯、 石墨和金刚石中C原子的杂化方式。
石墨的结构图
金刚石的结构图
小结二：含碳物质（有机物、石墨、金刚石等） 中碳原子的杂化方式
4、几种常见分子中心原子杂化类型（NH3、H2O）
N
杂化轨道理论
直线形 三角形 四面体
三角锥
V型
BeCl 2 BF3 CH 4 HgCl 2 BCl 3 SiCl 4
PH 3
N,P
NH 3
H 2O H 2S
O,S
(ⅥA)
Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si Hg(ⅡB) (ⅣA)
(ⅤA)
第五次作业
• 复习思考题 • P158 7；9（1）、（2）、（3）； 14、（1）、（5）、（6）
• 习题 • P159 6、BBr3、CO2、CF4 • 7、
分子间力（1）
分子的极性 分子的变形性
一、分子的极性和变形性
1、分子的极性
• 任何以共价键结合的分子中，存在带正电荷的 原子核、带负电荷的电子。所以，分子中存在 正电荷中心（“+”极）、负电荷中心（“－” 极） 两中心重合，整个分子无极性，称为非极性分子 两中心不重合，整个分子有极性，称为极性分子
2p
激发
2s
2p
sp2杂化
sp2
三个sp2杂化轨道的空间构型： 成键前：
成键后：
通过sp2杂化形成的分子的空间构型：
F F
B
F
如： BF3的空间构型为平面三角形
3、sp3杂化 形成过程：
22p2 C ： 2s 42p
激发
sp 杂化
3
2s
2p
sp3
通过sp3杂化形成的分子的空间构型：
分子结构
教学内容： 一、 杂化轨道理论的概念 二、 杂化轨道的类型和体系分子的几何构型
杂化轨道理论和分子的几何构型
一、 杂化轨道理论的概念
1、杂化轨道：成键时，能量相近的价电子原 子轨道混合起来，重新组成一组能量相同的 轨道，这一过程，称原子轨道杂化，组成的 新轨道叫杂化轨道。 2. 原子轨道杂化后，使一头大，电子云分 布更集中，成键能力更强。 3.杂化后，体系的能量降的更低，生成的分 子也更稳定。 • 基本要点： ※ 杂化前后轨道数目不变。 ※ 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。
杂化轨道类型及分子空间立体构型
杂化轨道类型及分子空间立体构型查缺补漏小专题1一、杂化轨道类型与分子构型分子结构与极性1.中心原子的杂化轨道类型与分子的空间构型参与杂化的原子轨道分子构型示例杂化轨道类型SP 一个S轨道,一个P轨道直线形CH三CHCO2BeCL2SP2一个S轨道,两个P轨道平面三角形CH2=CH2BF3\BCL3\CH2OSP3一个S轨道三个P轨道正四面体CH4\CCL4\NH4+三角锥形NH3V形H2S\H2O判断杂化轨道类型的一般方法:(1)看中心原子有没有形成双键或叁键.如果全为单键,则是SP3杂化,如果有一个双键,是SP2杂化,如果有2个双键或一个叁键,是SP杂化.(2)没有填充电子的空轨道,一般不参与杂化,1对孤电子对占据1个杂化轨道.价层电子对互斥理论几种分子或离子的立体构型:分子或离子中心原子的孤电子对数分子或离子的价层电子对数杂化轨道类型键角分子或离子的立体构型名称CO2 0 2 SP 180 直线形SO2 1 3 SP2120 V形BF3 0 3 SP2120 平面三角形CO32-0 3 SP2120 平面三角形CH4 0 4 SP3109.28 正四面体形NH4 + 0 4 SP3109.28 正四面体NH3 1 4 SP3107 三角锥形H2O 2 4 SP3105 V形另:CH3+.中心原子的价层电子对数与分子立体构型有密切的关系.对ABm型化合物,中心原子A的价层电子对数n的计算方法:n=[A的价电子数+m(8-B的价电子数)]/2;主族元素来说,价电子数等于原子的最外层电子数,计算当B为H时将式中的8改成2.高考题中考查方式:1.CO2与SO2分子的立体结构分别是和。
2.在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的杂化方式有，O-C-O的键角约。
3.P的氢化物的分子构型为 .其中原子采取杂化.4. 用价层电子互斥理论推断SnBr2分子中Sn-Br键的键角 120°(填大于或小于或等于),石墨晶体中,每个碳原子通过杂化与周围碳原子成键.5.丙烯腈(H2C=CH-CH三N)分子中碳原子轨道杂化类型是.6.SiF4和SO32-的中心原子杂化类型是 ,ClO3-的空间构型为 .7.甲醛分子的空间构型是C原子的轨道杂化类型是1mol甲醛分子中§键的数目为 .。
分子空间构型与物质性质
2020/6/16
思考、讨论
3、下列分子中哪一个分子的空间构型为正
四面体（ Ｄ ）
A、CHCl3 B、CH3Cl C、BBr3 D、 4S、n下Cl列4 分子和离子中，中心原子的价电子 对几何构型为四面体，且分子(离子)空间
构型为V形的是（ Ｄ）
A、NH4+ B、SO2 C、H3O+ D、OF2
2020/6/16
2p
2p
激发 2s
sp2 sp2杂化
BF3 的形成
2020/6/16
3.sp杂化
180°
BeCl2的空间构型为直线形 Cl Be Cl
Be：2s2 2s
2p
2020/6/16
Be：2s2 2s
2p
2p
激发 2s
sp
sp杂化
Be采用sp杂化生成BeCl2
2020/6/16
【例题选讲】
例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道 理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
2020/6/16
1.sp3杂化 CH4的空间构型为正四面体
C：2s22p2
2p
2s
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C：2s22p2 2s
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
CH
的形成
4
2020/6/16
2.sp2杂化
BF3的空间构型为平面三角形
F
B 120°
F
F
2p
B： 2s22p1
2s
2020/6/16
B：2s22p1 2s
1个S
1个P
1个S 2个P 1个S 3个P
杂化轨道数 2个SP
3个SP2 4个SP3
思考、讨论
3、下列分子中哪一个分子的空间构型为正
四面体（ Ｄ ）
A、CHCl3 B、CH3Cl C、BBr3 D、 4S、n下Cl列4 分子和离子中，中心原子的价电子 对几何构型为四面体，且分子(离子)空间
构型为V形的是（ Ｄ）
A、NH4+ B、SO2 C、H3O+ D、OF2
2020/6/16
2p
2p
激发 2s
sp2 sp2杂化
BF3 的形成
2020/6/16
3.sp杂化
180°
BeCl2的空间构型为直线形 Cl Be Cl
Be：2s2 2s
2p
2020/6/16
Be：2s2 2s
2p
2p
激发 2s
sp
sp杂化
Be采用sp杂化生成BeCl2
2020/6/16
【例题选讲】
例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道 理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
2020/6/16
1.sp3杂化 CH4的空间构型为正四面体
C：2s22p2
2p
2s
2020/6/16
C：2s22p2 2s
2p
2p
激发 2s
sp3杂化
sp3
CH
的形成
4
2020/6/16
2.sp2杂化
BF3的空间构型为平面三角形
F
B 120°
F
F
2p
B： 2s22p1
2s
2020/6/16
B：2s22p1 2s
1个S
1个P
1个S 2个P 1个S 3个P
杂化轨道数 2个SP
3个SP2 4个SP3
分子的空间构型杂化轨道理论
难以给出精确的预测。
杂化轨道理论的发展方向
扩展到非共价分子
发展能够适用于非共价分 子的杂化轨道理论，以更 好地解释金属、离子等分 子的性质。
引入量子力学
将量子力学原理与杂化轨 道理论相结合，以更精确 地描述电子行为和分子性 质。
复杂分子结构研究
深入研究复杂分子结构， 发展更精确的模型和方法， 以解释和预测复杂分子的 性质和行为。
杂化后的轨道称为杂化轨道，它们具有与原始原子轨道不同的形状和取向，可以与其他原子 轨道相互作用形成更稳定的化学键。
杂化轨道理论可以用来预测分子的空间构型和化学键的性质，是现代化学键理论的重要组成 部分。
杂化轨道理论的发展历程
01
1930年代
德国化学家鲍林和美国化学家斯莱特提出了杂化轨道理论的基本概念，
杂化轨道理论在化学反应机理、物质结构和性质预测等方 面具有广泛的应用。通过了解分子的杂化方式，可以预测 分子的性质和反应活性，从而指导化学反应的设计和合成 。
在药物设计和材料科学中，了解分子的杂化方式对于预测 分子的生物活性、稳定性、导电性等性质至关重要。通过 合理设计分子的杂化方式，可以开发出具有特定功能的新 型药物或材料。
3
分子所处的环境
温度、压力、溶剂等环境因素对分子构型有一定 影响。
分子构型与化学反应的关系
01
02
03
反应活性
某些特定的分子构型有利 于化学反应的进行，如碳 正离子的平面构型更易发 生亲电取代反应。
选择性
在某些化学反应中，特定 的分子构型可能导致产物 具有更高的选择性。
反应机理
分子构型影响化学反应的 机理，如环己烯的椅式构 型有利于顺式加成反应的 进行。
分子的空间构型杂化轨道理论
杂化轨道
道——杂化轨道
● 杂化前后轨道数目不变(即n个原子轨道杂化后形成n个杂化轨道)
● 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变
总之，杂化后的轨道
●轨道成分变了 ●轨道的能量变了
变了
结果当然是更有利于成键！
●轨道的形状变了
等性杂化轨道 类型 sp杂化
夹角
1080 1200 109028′ 900及1800
● sp杂化
2p
2s 2s 2p sp 2p
激发
杂化
两个 sp 杂化轨道
sp 杂化 □ + □→ s + p→ 2sp 一个s 轨道、一个 p 轨道杂化 形成二个等同的 sp 杂化轨道
sp - sp轨道间夹角180°，呈直线型。
sp杂化 具有VSEPR模型的AY2通式的分子中的中心原子采取 sp杂化轨道构建分子的s骨架。 例如CO2中的碳原子、H－C≡N:中的碳原子、BeCl2分 子中的铍原子等等。炔烃中的—C≡C—的s-骨架也是由sp 杂化轨道构建的。 当中心原子取sp杂化轨道形成直线形的s骨架时，中心 原子上有一对垂直于分子的s骨架的未参与杂化的p轨道。 例如乙炔分子：形成二个键。
● 杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理。
即原子轨道重叠愈多，形成的化学键愈稳定。一般杂化轨道 成键能力比各原子轨道的成键能力强(杂化轨道的电子云分布更 集中)，因而形成的分子也更稳定。 对于不同类型的杂化轨道来说，其成键能力的大小次序如下 sp＜sp2＜sp3＜dsp3＜sp3d＜sp3d2 ● 杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理 键与键间排斥力的大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道 间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小， 如对sp杂化而言，1800键角时排斥力最小，故sp杂化轨道成键 时分子呈直线型。如对sp2杂化而言，1200键角时排斥力最小， 故sp2杂化轨道成键时分子呈平面三角形。
杂化轨道
sp
2p
sp 杂化
3
3
2s
H 2O
H O H 104 30
'
sp 杂化
3
sp
3
2p
2s
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
杂化轨道类型 sp 杂化轨道数 成键轨道夹角 分子空间构型
直线形 三角形 四面体 三角锥 V型
sp
2
sp
3
sp 不等性
3
参加杂化的轨道 s+p s+(2)p s+(3)p
2 杂化类型与分子空间构型的关系
① sp杂化轨道
1个nห้องสมุดไป่ตู้ 轨道与1个 np 轨道杂化形成2个sp杂化轨道：
px -
s
+ + x
1800 sp sp
+
-
- +
x
BeCl2的成键过程：铍原子杂化
2s 2p 铍原子基态
2s
2p 激发态
sp 2p 杂化状态
BeCl2 的成键过程：
2.sp2杂化
F
BF3的空间构型 为平面三角形
2
180
3
120
4
109 28 90
'
s+(3)p 4
109 28
'
实例
B eC l2 H gC l2
B F3 B C l3
CH 4 S iC l 4
NH 3
H 2O
PH 3
H 2S
Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si 中心原子 Hg(ⅡB) (ⅣA)
N,P
(ⅤA)
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4 2 3 4
正四面体 直线
平面三角形
0
正四面体
SP3
0
0
直线
SP
平面三角形 SP2
正四面体
正四面体
1
2
三角锥
V形
SP3
SP3
4
3
平面三角形
1
V形
SP2
NH3
PCl3
2 2 3 4 4 4 4 4
直线形 sp 直线形 180° sp 直线形 180° 直线形 sp2 平面三角形 120°平面三 角形 3 sp 正四
180° 180°
面体
120° 正四 109.5° 面体 109.5° 109.5° V形 104.5°
三角 107.3° 锥形 107.3°
思考、讨论
3、下列分子中哪一个分子的空间构型为正 四面体（ Ｄ ） A、CHCl3 B、CH3Cl C、BBr3 D、SnCl4 4、下列分子和离子中，中心原子的价电子 对几何构型为四面体，且分子(离子)空间 构型为V形的是（ A、NH4+
Ｄ）
D、OF2
B、SO2 C、H3O+
课堂小结
杂化类型 杂化轨道间 夹角 空间构型 SP
N：2s22p3 2p 2s
sp3杂化
H 2O
HOH = 104 30
ο
'
O：2s22p4
2p 2s
sp 杂化
3
sp
3
课堂练习
分
子 SiCl4 CS2 BF3 PCl3 OF2 SO2
中心原 子的价 电子对 数
电子对的空 间排布
中心原 子的孤 对电子 对
分子的空 间构型
中心原子 的杂化轨 道类型
对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道 数恰好与A的价电子对数相等。
A的价电子对数 A的杂化轨道数 杂化类型 2 2 sp 3 3 sp2 4 4 sp3
A的价电子空间构型 直线型
平面三角形 正四面体
价电子对数可依如下公式算得:
对于 ABm型分子或离子，其中心原子A的
2、ABm型分子的价电子对数n的确定
1. SP型的三种杂化
SP2 120° 正三角形 SP3
180° 直线形
109.5°
正四面体 CH4 CCl4 4
BeCl2 C2H2 BF3 C3 价电子对数n 2 2H4
ABm型分子的价电子对数n的确定
实 例
中心原子A的价电子数+配位原子B提供的价电子数×m n= 2
不等性sp3杂化
NH3 HNH = 107ο 18'
思考、讨论
1、NH3、H2O分子中键角分别为107°18′、104.5° 与109°28′相差不大，由此可推测，N、O原子的原 子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小 于109°28′，可能说明了什么问题？
2、下列分子或离子中，空间构型为V型的 是( Ｂ ） A、CS2 B、H2Se C、HCN D、ICl
③.杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
1.sp3杂化 CH4的空间构型为正四面体 C：2s22p2
2s
2p
C：2s22p2
2s
2p
激发
2s
sp3
2p
sp3杂化
CH 4的形成
2.sp2杂化
BF3的空间构型为平面三角形
F F
B
120°
F
B： 2s22p1
2s
2p
B：2s22p1
2s
2p
激发
2s
sp2
乙炔中碳以sp杂 化，C=C中一个 σ和两个π
例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
H C H C C H C H C H H
C
石墨晶体
苯的结构
sp2杂化sp2杂化4.小结杂化类型 SP
SP型的三种杂化
SP2 SP3
参与杂化的 1 个 S 1 个 P 1 个 S 2 个 P 1个S 3个P 原子轨道 杂化轨道数 2个SP 3个SP2 4个SP3 杂化轨道间 夹角 空间构型 实 例 180° 120° 109.5° 正四面体 CH4 CCl4
NH4
+
+ n = 5 1× 4 1 = 4 ： 2
SO4
2-
6+0+2 n = =4 ： 2
课堂练习
例3：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表 物质 价电 子对 数 中心原 子杂化 轨道类型 杂化轨道/ 电子对空 间构型 轨道 夹角 分子空 间构型 键角
气态 BeCl2
CO2 BF3 CH4 NH4+ H2 O
直线形
正三角形
BeCl2 C2H2 BF3 C2H4
二、确定分子空间构型的简易方法：
价层电子对互斥理论
共价分子的几何外形取决于分 子价层电子对数目和类型。分子的 价电子对（包括成键电子对和孤电 子对）由于相互排斥作用,而趋向尽 可能远离以减小斥力而采取对称的 空间构型。
1、推断分子空间构型的具体步骤：
分子的空间构型
1.为什么甲烷是正四面体结构,乙 烯是平面结构,乙炔是直线形呢?
2、为什么H2O分子是“V”型、键角是 104.5°，而不是“直线型”或键角是 “90°”？
一、杂化轨道与分子的空间构型 基本要点：
①.成键时能级相近的价电子轨道混合杂化， 形成新的价电子轨道—杂化轨道。 ②.杂化前后轨道数目不变。
中心原子A的价电子数+配位原子B提供的价电子数×m n= 2
（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配 位原子中氢或卤素原子提供价电子数为1; 5 + 1× 3 =4 如：PCl3 中 n = ； 2 （2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原 子时价电子数为6； （3）离子的价电子对数计算
2p
sp2杂化
BF3 的形成
3.sp杂化
180°
BeCl2的空间构型为直线形 Cl Be Cl
Be：2s2
2s
2p
Be：2s2
2s
2p
激发 2s
sp杂化
2p
sp
Be采用sp杂化生成BeCl2
【例题选讲】
例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道 理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
乙烯中碳以sp2 杂化，C=C中一 个σ和一个π