高中化学杂化轨道(2)

练习：
1.下列分子中中心原子的杂化轨道类型与其他三个都不一样 的是（ D ） A.HCN B.CO2 C.BeCl2 D.PCl3
2、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构， 下列说法不正确的是（ D ） A、C原子的四个杂化轨道的能量一样 B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样 C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道 D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据
第二节 分子的立体结构
（第二课时）
碳（C）外层电子结构：
2s
2px
Hale Waihona Puke Baidu
2py
2pz
2s
2px
2py
2pz
H原子轨道：
1s
思考：
价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构 形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲 烷中四个C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为 10928′。因为按照我们已经学过的价键理论，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， 不可能得到四面体构型的甲烷分子。
这是为什么呢？
鲍林在价键理论基础上提出了“杂化”假设， 补充了价键理论的不足。
三、杂化轨道理论
CH4分子（sp3杂化）
2s
2p
激发
2s
2p
sp3
sp3杂化
（一）、杂化轨道
主族元素的ns、np轨道，过渡元 素ns、np、（n-1）d轨道
1、基本要点：在形成多原子分子的过程
中，中心原子的若干能量相近的原子轨道 重新组合形成一组新轨道。这种轨道重新 组合的过程叫做轨道的杂化，所形成的新 轨道就称为杂化轨道。 2、特点：杂化前后轨道数目不变 杂化后的轨道能量相同，形状相同 （电子云一头大，一头小）
（二）杂化类型 1、sp3 杂化 同一个原子的1个 ns 轨道与3个 np 轨道进行 杂化组合为 4个sp3 杂化轨道 (含1/4原s轨道成 份和3/4原p轨道成份)。 sp3 杂化轨道间的夹角是 ：10928’， 杂化轨道空间构型：正四面体形。
C2H4(sp2杂化）
（二）杂化类型 2、sp2 杂化
4
3、杂化轨道类型与分子构型的判断
⑴计算中心原子价电子对
⑵杂化轨道类型与分子构型的判断
★杂化轨道数 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的 原子数=价电子对数
杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未成键孤对电子 ★杂化轨道数 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数 =中心原子的价电子对数 结合上述信息完成下表：
同一原子中 1个 s轨道与2个p轨道杂化形成
sp2杂化轨道。
sp2 杂化轨道间的夹角是： 120
杂化轨道空间构型：平面正三角形
BF3 例：5B 2s 2p 2 sp 杂化 2p
Sp2
+
（二）杂化类型 3、sp杂化： 同一原子中 1个s轨道与 1个p轨道杂化形成
2个sp杂化轨道。
sp杂化轨道夹角为： 180°
卡盟 www.kadianwl.com 卡盟
2、杂化轨道的类型
5.sp3d2杂化：由中心原子的一个 s 轨道、 三个 p 轨道和两个d轨道杂化组合成六个新 的 sp3d2 杂化轨道。 杂化轨道夹角：90° 杂化轨道空间构型：正八面体 如：SF6中的硫原子
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
杂化类型
化学式 中心原子孤 对电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 直线形 三角锥形
CO2 NH3 H2O
0 1 2 0 0 0 0
0+2=2
SP
1+3=4 2+2=4 0+3=3 0+4=4 0+3=3
0+2=2
SP3 SP3
SP2
V形
平面三角形 正四面体形 平面形 直线形
CH2O
CH4 C2H4
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子 的成键情况
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。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。
杂化轨道空间构型： 直线形
BeCl2
例： 4Be
2p
sp杂化
2p
2s
两个SP杂化轨道
6C 2S 2P
sp杂化
sp
p
p
4.sp3d杂化：由中心原子的一个 s 轨道、三 个 p 轨道和一个d轨道杂化组合成五个新的 sp3d 杂化轨道。 杂化轨道夹角：90°、 120° 杂化轨道空间构型：三角双锥 如：PCl5中的磷原子
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。
练习： 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）CO2 （2）H2O （3）HCHO （4）HCN （5）SO3
Microsoft Office PowerPoint，是微 软公司的演示文稿软件。用户可以在投影仪 或者计算机上进行演示，也可以将演示文稿 打印出来，制作成胶片，以便应用到更广泛 的领域中。利用Microsoft Office PowerPoint不仅可以创建演示文稿，还可 以在互联网上召开面对面会议、远程会议或 在网上给观众展示演示文稿。 Microsoft Office PowerPoint做出来的东西 叫演示文稿，其格式后缀名为：ppt、pptx； 或者也可以保存为：pdf、图片格式等
参加杂化的 轨道 杂化轨道数 杂化轨道间 的夹角 分子空间构型 直线形 平面三角形 四面体 三角锥 V型 sp s+p 2 sp2 s+(2)p 3 sp3 s+(3)p 4
180
120
109.5°
'
实 例 价层电子 对数
BeCl2
2
BF3 BCl 3
3
CH 4 NH3 H 2O SiCl 4 PH3 H 2S
练习：
3、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子 的几何构型：CO2 、 CO32- 、H2S、 PH3
4、乙炔分子中4个原子位于一条直线上，对其结构分子 如下： （1）分子中的两个碳原子都发生了 SP 杂化，所得杂 化轨道在空间位置的关系是 直线形 ； （2）除了杂化轨道外，碳原子还有 2 个未参与杂化 的P轨道，它们与杂化轨道在空间位置的关系 是 互相垂直 ； （3）碳原子通过 2个SP轨道分别与氢原子和另一个碳原子 形成 σ 键，两个碳原子间通过未参与杂化的P轨道形 成 2 个 键；
SP3
SP2 SP
C2H2
含C元素的化合物通过看中心原子C有没有形成 双键或三键来判断中心原子的杂化类型。 规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2 个π键，用去2个P轨道，形成的是SP杂化； 如：CO2 C2H2 HCN 如果有1个双键和2个单键则其中必有1个 π键，用去1个P轨道，形成的是SP2杂化； 如：C2H4 CH2O 如果有4个单键，则形成SP3杂化。 如: CH4 C2H6