高中化学物质结构杂化轨道理论
高中新教材人教版化学课件+选择性必修2+第二章第2节+第3课时 杂化轨道理论简介
ABn 型 分子 AB2
AB3 AB4
中心原子的价 层电子对数
中心原子的孤 中心原子结 杂化轨
电子对数
合的原子数 道类型
示例
2
0
2
sp
BeCl2、CO2
3
1
2
sp2
SO2
4
2
2
sp3
H2O、H2S
3
0
3
sp2
BF3、SO3、
CH2O
4
1
3
sp3
NH3、PCl3
4
0
4
sp3
CH4、CCl4
方法2:根据杂化轨道的空间分布判断。 (1)若杂化轨道在空间的分布呈正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂 化。 (2)若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂 化。 (3)若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。 方法3:根据杂化轨道之间的夹角判断。 若杂化轨道之间的夹角为109°28',则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化 轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间 的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。
3.你能用杂化轨道理论解释NH3的空间结构吗? 提示:NH3分子中N原子的价层电子排布式为2s22p3。1个2s轨道和3个2p轨 道经杂化后形成4个sp3杂化轨道,其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子, 分别与H原子的1s轨道重叠形成共价键;另1个杂化轨道中是成对电子,不 与H原子形成共价键,sp3杂化轨道为正四面体形,但由于孤电子对的排斥作 用,使3个N—H的键角变小,成为三角锥形的空间结构。
误;CO32-中碳原子价层电子对数=3+12×(4+2-3×2)=3,不含孤电子对,采取 sp2 杂 化,空间结构为平面三角形,C 项错误;乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形 成 2 个 σ 键和 2 个 π 键,价层电子对数是 2,为 sp 杂化,空间结构为直线形,D 项正确。
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
高中化学物质结构杂化轨道理论
第2课时 杂化轨道理论[学习目标定位] 知道杂化轨道理论的基本内容，能根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型。
一 杂化轨道理论1.杂化轨道及其理论要点(1)阅读教材内容，并讨论甲烷分子中四个C—H 键的键能、键长，为什么都完全相同？ 答案 在形成CH 4分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。
四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子，所以四个C—H 是等同的。
可表示为(2)由以上分析可知①在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
②轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。
(3)杂化轨道理论要点①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。
②参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。
③杂化改变了原子轨道的形状、方向。
杂化使原子的成键能力增加。
2.杂化轨道类型和立体构型 (1)sp 杂化——BeCl 2分子的形成 ①BeCl 2分子的形成杂化后的2个sp 杂化轨道分别与氯原子的3p 轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl 2分子。
②sp 杂化：sp 杂化轨道是由一个n s 轨道和一个n p 轨道杂化而得，每个sp 杂化轨道含有12s和12p 轨道的成分。
sp 杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如BeCl 2)。
③sp 杂化后，未参与杂化的两个n p 轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C ≡C 键的形成。
(2)sp 2杂化——BF 3分子的形成 ①BF 3分子的形成②sp 2杂化：sp 2杂化轨道是由一个n s 轨道和两个n p 轨道杂化而得，每个sp 2杂化轨道含有13s 和23p 的成分。
sp 2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF 3)。
人教版高中化学选修三2.2.2 杂化轨道理论
杂化轨道理论 ■ sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
动画导学第 9 页
F
y x x
y x
y x
y
B
F F
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。 特点：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
化学 · 选修 3《物质结构与性质》
杂化轨道理论
杂化轨道理论 C原子轨道排布图
C
知识回顾第 2 页
C
2p2
2s2
1s2 H原子轨道排布图
CH4 正四面体
1s1
矛盾？
按照已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 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构型 的甲烷分子
A的价电子对数
A的杂化轨道数
2
3
4
杂化类型
A的价电子空间构型 A的杂化轨道空间构型 ABm型分子或离子空间构 型
2 sp 直线形 直线形 直线形
3 sp2 平面三角形 平面三角形
4 sp3
正四面体
正四面体 正四面体三 角锥形或V形
平面三角 形或V形
杂化轨道理论
课时小结 第 13 页
杂化及杂化轨道概念 杂化轨 道理论 杂化轨道类型：sp、sp2、sp3 杂化轨道类型判断
杂化轨道理论
当堂巩固 第 14 页
中心原 子杂化 轨道类型 杂化轨道/ 电子对空 间构型
2.2.3杂化轨道理论(教学课件)高中化学人教版必修二
B．BF3
中价层电子对个数= 3+
1 (3 31) 2
3
，所以为平面三角形结构，键角为
120°；
SnBr2
中价层电子对个数=
2+
1 2
(4
2
1)
3
子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以 BF3 键角为 120°，
SnBr2 键角小于 120°，B 错误；
杂化轨道 理论四要点
能量相近 数目不变 成键能力增强 排斥力最小
杂化轨道 的类型
sp3杂化轨道——正四面体形 sp2杂化轨道——平面三角形 sp杂化——直线形
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
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
3
且
不含孤电子对，所以分子结构为平面三角形，D 正确；
故选 D。
03 课堂练习
5.三溴化砷(AsBr3)常应用于医药和化学分析领域。下列说法正确 的是
A．该分子含非极性共价键 B．中心原子采取sp3杂化 C．键角等于120° D．空间结构为平面三角形
03 课堂练习
【答案】B 【详解】A．该分子只有As-Br键，属于极性键，A错误； B．As有3个σ键和1对孤电子对，故价层电子对数为4，即sp3杂化，B 正确； C．该分子属于三角锥形，键角大约为107。，C错误； D． 该分子空间结构为三角锥形，D错误； 故选B。
01 杂化轨道理论
判断中心原子杂化轨道类型的三种方法
方法一：根据杂化轨道数目判断
4.1.2分子的空间结构(2)-杂化轨道理论-高二化学课件(苏教版2019选择性必修2)
1
3
平面
三角形
V形
0
3
平面
三角形
平面
三角形
0
4
正四
面体形
正四
面体形
SO2
CO32-
NH4
+
VSEPR理想
模型
VSEPR理想
模型名称
分子或离子的
空间结构
分子或离子的空
间结构名称
离子
空间构型
ClO直线形
ClO−
2
V形
ClO−
3
三角锥形
ClO−
4
正四面体形
6.含氮化合物在生产生活中有重要的应用。
(1)NH4NO3 和尿素(H2NCONH2)是重要的化学肥料。
THANKS
二、sp杂化——BeCl2
3.sp杂化：1个s轨道+1个p轨道
s
sp杂化
180℃
思考讨论
请同学们分析sp杂化(sp3杂化、 sp2杂化、 sp杂化)中原子轨道杂化前后的变与不
变，并归纳整理。
轨道数不变
s
p p
p
能量、形状不同
伸展方向不同
成键结合力不同
排斥力大
sp3
能量、形状相同
伸展方向不同
成键结合力相同，且增强
4.根据键线式确定
5.根据等离子体确定
二、等电子体原理
1.等电子体
具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子
2.等电子体原理
具有相同的结构特征，性质相近
C
O
N
N
1个σ键和2个π键
原子
总数
CO 2
N2 2
价电
子数
10
新课标高中化学选修3第二节杂化轨道理论配合物理论
第2课时杂化轨道理论配合物理论学业要求素养对接1.能运用杂化轨道理论解释和预测简单分子的立体构型。
2.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。
微观探析：运用杂化轨道理论、配合物理论。
模型认知：根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型、根据配合物理论模型解释配合物的某些典型性质。
[知识梳理]一、杂化轨道理论简介1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。
四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。
可表示为C原子的杂化轨道2.杂化轨道的类型与分子立体构型的关系杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目n s 1 1 1 n p 1 2 3杂化轨道数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图立体构型直线形平面三角形正四面体形实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4【自主思考】1.用杂化轨道理论分析CH4的杂化类型和呈正四面体形的原因？提示在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道混杂，形成4个能量相等的sp3杂化轨道，分别与四个氢原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，4个σ键之间作用力相等，键角相等形成正四面体形。
二、配合物理论简介1.配位键(1)概念：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键，即“电子对给予-接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)实例：在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
(3)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫做配体；B是接受电子对的原子。
例如：①NH＋4中的配位键表示为。
杂化轨道理论-说课课件
有 效 迁 移
运 用 拓 展
归纳总结
9
说课流程
教学反思 杂化轨 道理论 教材分析
杂 化 轨 道 理 论
板书设计
学情分析
教学过程
10
教学模式
教学过程
复习引入: 用价层电子对互斥理论判断分子构型
分子
σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 分子构型
CH4 杂 化 轨 道 理 论
11
难点：
对杂化轨道理 论的理解；用 杂化轨道理论 判断分子的构 型
7
说课流程
教学反思 杂化轨 道理论 教材分析
杂 化 轨 道 理 论
板书设计
学情分析
教学过程
8
教学模式
教学模式
“问题探究式”教学模式 解决问题
自学释疑
杂 化 轨 道 理 论
创 设 情 境
发 现 问 题
分 析 问 题
探讨尝试
交流提炼
LOGO
杂化轨道理论
段蕾蕾
1
说课流程
教学反思 杂化轨 道理论 教材分析
杂 化 轨 道 理 论
板书设计
学情分析
教学过程
2
教学模式
教材的地位及作用
新教材改革使结构化学成为独立的课本出现在高中化学 中，杂化轨道理论能够解释分子的空间结构。因此杂化 轨道理论在结构化学中占有重要的地位。 杂化轨道理论形象的解释了原子之间的成键方法、有关 物质的空间结构及其稳定性。 杂 化 轨 道 理 论 杂化轨道理论对于学习有机化学具有重要的指导作用。
5
教 学 目 标
1、知识与技能：认识杂化轨道理论的要点； 能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的 构型
高中化学 选择性必修2 第二章 第二节 第3课时 杂化轨道理论
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1.杂化轨道的类型
(1)sp3杂化轨道——正四面体形
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
1 4s
和
3 4p
的成
分，sp3杂化轨道间的夹角为
109°28′ ，空间结构为正四面
体形。如右图所示。
(2)sp2杂化轨道——平面三角形 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
4.下列有关甲醛(HCHO)分子的说法正确的是
①C原子采取sp杂化 ②甲醛分子为三角锥形结构
③C原子采取sp2杂化 ④甲醛分子为平面三角形结构
A.①②
√C.③④
B.②③ D.①④
5.在BrCH==CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是
A.sp-p
√C.sp2-p
B.sp2-s D.sp3-p
12 含有 3s 和 3p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如 下图所示。
(3)sp杂化——直线形
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12p
的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。
2.杂化轨道类型与分子空间结构的关系 (1)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。
中心原子 中心原子孤 ABn型分子 杂化类型 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、
杂化轨道理论
SP
1 1 S P 2 2
1800
SP2
平面 1 2 S P 120 0 三角 3 3 形
SP3
1个S和3个 个 和 个 P(形成 个SP3 形成4个 形成 杂化轨道) 杂化轨道
1 3 S P 4 4
1090 28′
四面 体 (正) 正
化学键与物质结构
提问： 提问： 1、H2S中的硫是以什么方式杂化并形成 、 中的硫是以什么方式杂化并形成 分子的？ 分子的？ sp3不等性杂化 2、PCl3中的磷是以什么方式杂化并形成 、 分子的？ 分子的？ sp3不等性杂化
19:06
化学键与物质结构
小 结
杂化 类型 杂化轨道 参与杂化轨道 所含成分 1个S和1个 个 和 个 P(形成 个SP 形成2个 形成 杂化轨道) 杂化轨道 1个S和2个 个 和 个 P(形成 个SP2 形成2个 形成 杂化轨道) 杂化轨道 夹角
①
几何 构型 分子空间构型 实例 BeCl2, HgCl2, CO2… BF3, NO-3 … SO2, NO2 … CH4 NH3 H2 O 直线型 直线 B—A—B 型 等性SP 等性 2 孤=0 三角形 不等SP 不等 2 孤=1角形 角形 等性SP 等性 3 孤=0 四面体 不等SP 不等 3 孤=1 三角锥 孤=2 角形
Sp2
化 2p
化学键与物质结构 乙烯的形成
化学键与物质结构 3、Sp3杂化 、 CH4
CH4: 正四面体型，键角109̊28’。 正四面体型，键角 。 激发 2p 2s 2s Sp3杂化 Sp3杂化轨道 2p
化学键与物质结构 Sp3杂化
1 4
S
3 4
P
化学键与物质结构 CH4的形成
CH4 常见的sp 杂化物质有： 常见的 3杂化物质有：NH3、H2O和有机物中的 和有机物中的 烷烃
2.2.3 杂化轨道理论简介 课件(共38张PPT) 人教版(2019) 选择性必修2
②每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p
轨道的成分。
③每两个轨道间的夹角为109º28′，空间构型为正四面体形。
杂化轨道理论
杂化类型
【思考】如何用杂化轨道理论解释NH3和H2O的空间结构呢？
NH3
N
2p
2s
sp3不等
性杂化
sp3
注：杂化轨道只用于形 成σ键或用来容纳未参
√ 的p轨道可用于形成π键( ) × (6)凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键。( )
杂化轨道理论
杂化类型
【思考】确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论。
BF3
H3O+
第一步 计算中心原子孤电子对数： 1(313) 0 2
1 ( 5 13 ) 1 2
第二步 计算价层电子对数：
VSEPR模型名称
杂化轨道数 中心原子的杂化
轨道类型
分子空间结构
直线形 2
sp
直线形
平面三角形
3
sp2
平面三角形
3
sp2
V形
平面三角形
四面体 4
sp3
V形
四面体 4
sp3
三角锥形
正四面体 4
sp3
正四面体
杂化轨道类型的判断
杂化轨道理论
6、杂化轨道类型的判断：
杂化类型
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
杂化轨道理论
杂化类型
【随堂练习】推测下列有机物中碳的杂化类型：
sp3 sp3 sp3 (1)CH3CH2CH3
选修3物质结构与性质-杂化轨道理论
⑵ C2H4分子的形成和空间构型
sp2杂化：乙烯
思考：苯中碳原子是以？杂化（叙述）
⒊sp杂化
BeCl2分子的形成和空间构型
Be的电子排布:？
由1个s轨道和1个p轨道混杂并重新组合成2个 能量与形状完全相同的轨道。
为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角 为1800 。当2个sp杂化轨道与其他原子轨道重 叠成键后就会形成直线型分子。
杂 化 轨 道 理 论
杂化轨道理论简介
成分子时，价层轨道中能量相近的“轨道”会 发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称“杂化”， 新的原子轨道称“杂化轨道”。 2.杂化前后原子“轨道”总数不变，杂化后轨道伸展 方向，形状,能量与原轨道相比发生改变，所得新轨道 成分，电子云形状，能量一样，且更有利于成键。 3.杂化轨道用于:形成δ键或容纳自身孤对电子 4.杂化理论认为：在形成分子时，通常存在激发，杂 化和轨道重叠等过程。
科学探究：
乙烯：平面形分子, 其中键角为120 °
乙炔：直线形分子, 其中键角为180 °
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键 情况。
注意：
杂化轨道形成σ键 ， σ键的夹角决定了分子的构型 一般未杂化的p轨道形成π键
一般说在有机化合物中不同的C原子往往采取不同的 杂化方式： 1.C原子生成四个σ键 时，采取sp3杂化 2. C原子生成三个σ键 时，采取sp2杂化 （C=C） 3.C原子生成两个σ键 时，采取sp杂化 （-C≡C-）
2 ⒉sp 杂化
⑴ BF3的形成和空间构型 B的电子排布:？
由1个s轨道和2个p轨道混杂并重新组合成3个 能量与形状完全相同的轨道。
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1200。当3个sp2杂化轨道 分别与其他3个相同原子的轨道重叠成键后，就会 形成平面三角形构型的分子。
杂化轨道理论
04
常见杂化类型及其性质
sp杂化及其性质
01 杂化方式
原子轨道以一个s轨道和一 个p轨道组合形成两个sp 杂化轨道。
03 轨道形状
sp杂化轨道呈直线形，两
端各有一个未成对电子。
02 化学键
形成直线型共价键，如乙
炔分子中的碳碳三键。
04 分子空间构型
sp^3杂化及其性质
杂化方式
原子轨道以一个s轨道和 三个p轨道组合形成四个 sp^3杂化轨道。
轨道形状
sp^3杂化轨道呈四面体形 ，中心原子无未成对电子 。
化学键
形成四面体型共价键，如 甲烷分子中的碳氢键。
分子空间构型
正四面体型分子，键角为 109.5°。
其他杂化类型介绍
dsp杂化
涉及一个d轨道、一个s轨道和一个p轨道的杂化，形成三 角双锥型分子构型。
X射线衍射法
X射线衍射原理
01
利用X射线与物质相互作用产生衍射现象，通过分析衍射图谱获
得物质结构信息。
晶体结构测定
02
通过X射线衍射法可以测定晶体的晶格常数、原子间距等参数，
进而推断出杂化轨道的存在。
非晶态物质研究
03
利用X射线衍射法研究非晶态物质的短程有序结构，了解杂化轨
道对物质性质的影响。
红外光谱法
dsp^2杂化
涉及一个d轨道、一个s轨道和两个p轨道的杂化，形成八 面体型分子构型。
sp^3d杂化
涉及一个s轨道、三个p轨道和一个d轨道的杂化，形成三 角双锥或四方锥型分子构型。
sp^3d^2杂化
涉及一个s轨道、三个p轨道和两个d轨道的杂化，形成八 面体或四方反棱柱型分子构型。这些杂化类型在配合物化 学和金属有机化学中较为常见。
杂化轨道理论 课件 高中化学新苏教版选择性必修2(2022年)
(1)原子轨道的杂化只有在形成分子 的过程中才会发生。 (2)只有能量相近的轨道才能杂化。 (3)杂化前后轨道数目不变。 (4)杂化轨道成分相同、能量相等、 形状相同。 (5)杂化轨道有一定空间取向。
新知讲解
2.共价键的形成
甲烷分子的空间构型： 正四面体、键角109.5°
碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成σ键。 表示为σsp3-s 杂化轨道所形成的化学键全部为σ键。 杂化轨道间的夹角决定分子空间构型。
为了解释CH4等分子的空间结构，美 国化学家鲍林于1931年提出了杂化轨 道理论。运用该理论，可以较好地解 释CH4分子的空间结构。
美国化学家鲍林
新知讲解
杂化轨道理论中，CH4是如何形成的呢？ 1.杂化轨道的形成
基态原子轨道
激发态原子轨道
杂化轨道
新知讲解
4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体形， 轨道之间的夹角为109°28'，每个轨 道上都有一个未成对电子。
答案：sp2 sp2杂化轨道与sp2杂化轨道 2p和2p sp2杂化 轨道和1s
（ 3 ） AsH3 中 的 As 为 ________ 杂 化 ， 分 子 的 结 构 式 为 ________ ， 空 间 构 型 为 __________。
答案：（1）sp O=C=O 直线形
（2）sp2 （3）sp3
平面三角形 三角锥
课堂检测
5．已知苯的结构如图所示，苯分子是平面结构，苯环中的碳 碳键由6个σ键形成正六边形，6个碳原子的2p轨道上的一个 电子形成大π键。苯分子中碳原子的杂化方式为__________， 碳碳键的成键轨道有________和_______，C-H的成键轨道是 ___________。
2-2-3杂化轨道理论简介课件下学期高二化学人教版选择性必修2
例如： sp2 杂化 —— BF3分子的形成
F
D. 混合物、分散系、胶体从属关系如右图所示
平衡量(mol)：8-x 0.5x 1.5x
故选：D。 综上所述，②③项符合题意，C项正确；
B
A. 0.30mol B. 0.22mol C. 0.16mol D. 0.48mol
【详解】A．由b、c两点对应数据可比较出KSP[Fe(OH)3]与KSP[Cu(OH)2]的大小，KSP[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•(OH-)3=c(Fe3+)•(10-12.7)3，KSP[Cu(OH)2]=c(Cu2+)•(OH-
的甲烷分子
如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
C：2s22p2
sp3
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 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 道的伸展方向成什么立体构型?
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-sp3 σ 键，从而构成一个正四面体形的分子。
A.sp-p
B.sp2-s
C.sp2-p
D.sp3-p
解析:分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的价电 子排布式为4s24p5,4p轨道上的一个未成对电子与碳原子的 一个sp2杂化轨道成键。
4.指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式及空间结构。 (1)CS2分子中的C为 sp 杂化,分子的结构式为 S C S ,空间结构为直线型 ;
化学选择性必修2《物质结构与性质》
第二章第二节 分子的空间结构
22人教版高中化学新教材选择性必修2--课时2 杂化轨道理论简介
利用价层电子对互斥模型、杂化轨道理论判断分子的空间结构的思路：
1.根据杂化轨道的空间结构判断
（1）若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则分子的中心原子
发生 sp3 杂化。
（2）若杂化轨道在空间的分布为平面三角形，则分子的中心原子发生 sp2
杂化。
（3）若杂化轨道在空间的分布为直线形，则分子的中心原子发生 sp 杂化。
甲烷呈正四面体形，它的4个 C— H 的键
能、键长相同， H— C— H 的键角为 109∘ 28′ ，按
照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个 C— H 都
应该是 键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3
σ
个相互垂直的 2 p 轨道和1个球形的 2 s 轨道，用它
们跟4个氢原子的 1 s 原子轨道重叠，不可能得到
2.根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为 109∘ 28′ ，则分子的中心原子发生 sp3 杂化；
若杂化轨道之间的夹角为 120∘ ，则分子的中心原子发生 sp2 杂化；若杂化
轨道之间的夹角为 180∘ ，则分子的中心原子发生 sp 杂化。
1. 下列分子中中心原子的杂化方式和分子的空间结构均正确的是( D )
4 中硫原子的价层
电子对数为4，孤电子对数为0，采取 sp3 杂化，为正四面体形； H3 O+ 中氧
1
2
原子的价层电子对数 = 3 + × (6 − 1 − 1 × 3) = 4 ，所以中心原子的原子轨
道为 sp3 杂化，该离子中含有一个孤电子对，所以其空间结构为三角锥形；
1
2
BF3 分子中硼原子价层电子对数 = 3 + × (3 − 1 × 3) = 3 ，杂化轨道数为3，
杂化轨道理论简介ppt课件
无机化学
在无机化学中，杂化轨道理论用于解释复 杂化合物的成键方式和性质，如配合物、 金属氧化物等。
B
C
材料科学
在材料科学中，杂化轨道理论用于研究材料 的电子结构和性质，为新材料的开发和性能 优化提供理论支持。
生物学
在生物学中，杂化轨道理论用于解释生物大 分子的结构和功能，如蛋白质、核酸等。
D
02 杂化轨道的形成
案例二：乙烯分子的化学反应活性分析
总结词
乙烯分子的双键碳原子采用sp2杂化，这与其化学反应活性有关。
详细描述
乙烯分子中的碳原子通过sp2杂化形成三个等同的杂化轨道，其中两个杂化轨道与两个氢原子形成C-H共价键， 而第三个杂化轨道则与另一个碳原子的杂化轨道形成π键。这种杂化方式使得乙烯分子中的碳原子具有未共用的 电子对，易于发生亲电加成反应，表现出较高的化学反应活性。
04 杂化轨道理论的应用
在分子结构中的应用
1 2
确定分子空间构型
杂化轨道理论可以用来解释分子的空间构型，例 如甲烷分子中的碳原子通过sp3杂化形成四面体 结构。
预测键角和键长
通过杂化轨道理论，可以预测分子中键角和键长， 这对于理解分子性质和行为至关重要。
3
解释键的极性和非极性
杂化轨道理论有助于解释分子中键的极性和非极 性，这对于理解分子间的相互作用和化学反应机 制具有重要意义。
附性能、催化性能和光学性能等。
谢谢聆听
杂化轨道理论是通过将不同类型的原子轨道进行线性组 合，形成新的原子轨道，以更好地满足成键的需求。
03
概念
杂化轨道理论的核心概念是轨道的杂化和电子云的分布 ，它有助于理解分子的几何构型和化学键的性质。
杂化轨道理论的发展历程
2024版史上最易理解杂化轨道理论(图解)
史上最易理解杂化轨道理论(图解)•杂化轨道理论基本概念•s-p杂化轨道•p-p杂化轨道•d-p杂化轨道目•杂化轨道理论与分子构型关系•总结与展望录01杂化轨道理论基本概念原子轨道与杂化轨道原子轨道描述电子在原子核外空间出现概率的分布函数，即电子云形状。
常见的原子轨道有s、p、d、f等。
杂化轨道由同一原子中能量相近的不同类型原子轨道混合起来形成的一组新轨道。
杂化后的轨道具有与原轨道不同的形状、能量和对称性。
sp2杂化由1个ns 和2个np 轨道杂化形成3个sp2杂化轨道，呈平面三角形，如BF3、SO3等分子。
sp 杂化由1个ns 和1个np 轨道杂化形成2个sp 杂化轨道，呈直线型，如CO2、BeCl2等分子。
sp3杂化由1个ns 和3个np 轨道杂化形成4个sp3杂化轨道，呈正四面体型，如CH4、NH3等分子。
d2sp3杂化由1个nd2、1个ns 和3个np 轨道杂化形成6个d2sp3杂化轨道，呈正八面体型，如SF6等分子。
dsp2杂化由1个nd 、1个ns 和2个np 轨道杂化形成4个dsp2杂化轨道，呈平面正方形，如PtCl42-等分子。
杂化类型及特点参与杂化的原子轨道能量应相近，这样有利于电子在杂化后的新轨道中的重新分布和稳定。
能量相近原则最大重叠原则对称性匹配原则原子轨道在杂化过程中应尽可能重叠，以增强成键能力和降低体系能量。
原子轨道在杂化时，其对称性应与分子的对称性相匹配，以确保整个分子的稳定性。
030201杂化轨道形成原因02s-p杂化轨道原子在成键过程中，为了降低能量和增加稳定性，会将能量相近的s轨道和p轨道进行混合。
s-p杂化轨道是由s轨道和p轨道线性组合而成的新轨道，具有特定的形状、方向和能量。
在s-p杂化过程中，原子会重新分配电子云密度，使得杂化轨道更适应于成键。
s-p杂化原理及过程以甲烷(CH4)为例，碳原子的2s和2px, 2py, 2pz轨道进行sp3杂化，形成四个等价的sp3杂化轨道。
【高中化学】杂化轨道理论 2022-2023学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2
分子的空间结构（二）
册 别：选择性必修2 学 科：高中化学（人教版）
杂化轨道理论 问题一：为什么碳原子与氢原子结合形成正四面体 结构的CH4？
CH4
能量相同，方向不同
杂化轨道理论
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。
C.sp2-p
D.sp3-p
解析:分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的
价电子排布式为4s24p5,4p轨道上的一个未成对电子与
碳原子的一个sp2杂化轨道成键。
课堂小结
H2O 4 四面体形
sp3
HCN 2 直线形
sp
BF3 3 平面三角形 sp2
NH3 4 四面体形
sp3
H3O+ CH2
4
O3
四面体形 平面三角形
sp3 sp2
SO42- 4 四面体形
sp3
杂化轨 分子空间结构 道数
3
V形
4
V形
2
直线形
3
平面三角形
4
三角锥形
4
三角锥形
3
平面三角形
4
正四面体形
杂化轨道理论的应用 问题四：试用杂化轨道理论分析乙烯、乙炔和苯分 子的成键情况？ CH2=CH2
C6H6 sp2杂化 大π 键
杂化轨道理论的应用 问题五：为什么石墨能导电？
石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个碳原子剩余一个 未参与杂化的p轨道，分别垂直于层平面而相互平 行。这些p轨道中的电子参与形成了大π 键 ，且能 相对自由移动。
注：视频源于搜狐网络
当堂练习
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第2课时 杂化轨道理论[学习目标定位] 知道杂化轨道理论的基本内容，能根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型。
一 杂化轨道理论1.杂化轨道及其理论要点(1)阅读教材内容，并讨论甲烷分子中四个C—H 键的键能、键长，为什么都完全相同？ 答案 在形成CH 4分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。
四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子，所以四个C—H 是等同的。
可表示为(2)由以上分析可知①在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
②轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。
(3)杂化轨道理论要点①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。
②参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。
③杂化改变了原子轨道的形状、方向。
杂化使原子的成键能力增加。
2.杂化轨道类型和立体构型 (1)sp 杂化——BeCl 2分子的形成 ①BeCl 2分子的形成杂化后的2个sp 杂化轨道分别与氯原子的3p 轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl 2分子。
②sp 杂化：sp 杂化轨道是由一个n s 轨道和一个n p 轨道杂化而得，每个sp 杂化轨道含有12s和12p 轨道的成分。
sp 杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如BeCl 2)。
③sp 杂化后，未参与杂化的两个n p 轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C ≡C 键的形成。
(2)sp 2杂化——BF 3分子的形成 ①BF 3分子的形成②sp 2杂化：sp 2杂化轨道是由一个n s 轨道和两个n p 轨道杂化而得，每个sp 2杂化轨道含有13s 和23p 的成分。
sp 2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF 3)。
③sp 2杂化后，未参与杂化的一个n p 轨道可以用于形成π键，如乙烯分子中的C===C 键的形成。
(3)sp 3杂化——CH 4分子的形成 ①CH 4分子的立体构型②sp 3杂化：sp 3杂化轨道是由一个n s 轨道和三个n p 轨道杂化而得，每个sp 3杂化轨道含有14s 和34p 的成分。
sp 3杂化轨道的夹角为109°28′，呈空间正四面体形(如CH 4、CF 4、CCl 4)。
[归纳总结]杂化类型与分子间的空间构型[1.有关杂化轨道的说法不正确的是()A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C.四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键答案D解析杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。
2.下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①BF3②CH2===CH2③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥答案A解析sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③同②相似；④乙炔中的碳原子为sp 杂化；⑤NH 3中的氮原子为sp 3杂化；⑥CH 4中的碳原子为sp 3杂化。
二 杂化类型及分子构型的判断1.杂化类型的判断方法杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。
2.杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型VSEPR 模型和杂化轨道的立体构型是一致的，略去VSEPR 模型中的孤电子对，就是分子(或离子)的立体构型。
杂化类型的判断方法(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价层电子对――→判断杂化轨道数――→判断杂化类型――→判断杂化轨道构型。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp 3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp 2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp 杂化。
(3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp 3杂化，连接双键的碳原子采取sp 2杂化，连接三键的碳原子采取sp 杂化。
[活学活用]3.计算下列各微粒中心原子的杂化轨道数，判断中心原子的杂化轨道类型，写出VSEPR 模型名称。
(1)C ．S 2 、 、 。
(2)N．H＋4、、。
(3)H2O．、、。
(4)P．Cl3、、。
(5)B．Cl3、、。
答案(1)2sp直线形(2)4sp3正四面体形(3)4sp3四面体形(4)4sp3四面体形(5)3sp2平面三角形4.碳原子有4个价电子，在有机化合物中价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。
在乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛分子中，碳原子采取sp杂化的分子是(写结构简式，下同) ，采取sp2杂化的分子是，采取sp3杂化的分子是。
答案CH≡CH CH2==CH2、、HCHO CH3CH3解析采取sp杂化的分子呈直线形，采取sp2杂化的呈平面形，采取sp3杂化的呈四面体形。
杂化轨道类型VSEPR模型典型分子立体构型当堂检测1.关于原子轨道的说法正确的是()A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键答案C解析中心原子采取sp3杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间结构不是正四面体。
CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的。
AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
2.原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。
在SO2－4中S原子的杂化方式为()A.spB.sp2C.sp3D.无法判断答案C解析在SO2－4中S原子的孤电子对数为0，与其相连的原子数为4，所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化，立体构型为正四面体形，类似于CH4。
3.在SO2分子中，分子的立体构型为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角()A.等于120°B.大于120°C.小于120°D.等于180°答案C解析由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要小于120°。
4.在分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为()A.sp2杂化；sp2杂化B.sp3杂化；sp3杂化C.sp2杂化；sp3杂化D.sp杂化；sp3杂化答案C解析羰基上的碳原子共形成3个σ键，为sp2杂化，两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键，为sp3杂化。
5.ClO－、ClO－2、ClO－3、ClO－4中，中心原子Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－的立体构型是；ClO－2的立体构型是；ClO－3的立体构型是；ClO－4的立体构型是。
答案直线形V形三角锥形正四面体形解析ClO－的组成决定其立体构型为直线形。
其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化，那么从离子的组成上看其立体构型依次类似于H2O、NH3、CH4(或NH＋4)。
40分钟课时作业[基础过关]一、原子轨道杂化与杂化轨道1.下列关于价层电子对互斥理论及杂化轨道理论的叙述不正确的是()A.价层电子对互斥理论将分子分成两类：中心原子有孤电子对的和无孤电子对的B.价层电子对互斥理论既适用于单质分子，也适用于化合物分子C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化形成的一组能量相近的新轨道D.AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同答案B解析在VSEPR理论中，将分子分成了含孤电子对与不含孤电子对两种情况，显然分子的VSEPR模型与立体构型可能相同(不含孤电子对的情况下)，也可能不同(含孤电子对的情况下)，A项正确；VSEPR模型的研究对象仅限于化合物分子，不适用单质分子，B项错误；C项明显正确；AB2型共价化合物由于其中心原子具有的孤电子对数和σ键电子对数可能不同，则其采取的杂化方式也可能不同，D项正确。
2.下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A.杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键答案B解析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，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—H σ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—C σ键，D不正确。
二、杂化轨道类型及其判断3.BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF－4，则BF3和BF－4中B的原子的杂化轨道类型分别是()A.sp2、sp2B.sp3、sp3C.sp2、sp3D.sp、sp2答案C解析BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，BF－4中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。
4.在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是()A.sppB.sp2sC.sp2pD.sp3p答案C解析分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。
5.下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是()答案A解析乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。