化学分子杂化轨道及构型
化学分子杂化轨道及构型
1、现代价键理论重点：(1)自旋相反的成单电子相互靠近时，核间电子密度较大，可形成稳固的共价键(2)共价键有饱和性。
一个原子有几个未成对电子，即可和几个自旋相反的电子配对成键。
比如： H-H N≡ N(3)共价键有方向性。
这是因为，共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成，叫做最大重叠原理。
2.按原子轨道的重叠方式分:键和键键 :原子轨道“头碰头”重叠键 :原子轨道“肩并肩”重叠杂化轨道理论的基本重点原子轨道在成键的过程中其实不是千篇一律的。
同一原子中能量邻近的某些轨道，在成键过程中从头组合成一系列能量相等的新轨道而改变了原有的状态。
这一过程称为“杂化”。
所形成的新轨道叫做“杂化轨道”。
杂化轨道的重点：原子形成分子时，是先杂化后成键同一原子中不一样种类、能量邻近的原子轨道参加杂化杂化前后原子轨道数不变杂化后形成的杂化轨道的能量同样杂化后轨道的形状、伸展方向发生改变杂化轨道参加形成σ键，未参加杂化的轨道形成π键sp3一个s 轨道与三个p 轨道杂化后，得四个sp3 杂化轨道，每个杂化轨道的s 成分为1/4，p 成分为 3/4，它们的空间取向是四周体构造，相互的键角θ=109o28′CH4,CCl4C 原子与 H 原子联合形成的分子为何是CH4，而不是 CH2 或 CH3CH4分子为何拥有正四周体的空间构型（键长、键能同样，键角同样为109° 28′）它的重点是：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轨道会发生混淆，混淆时保持轨道总数不变，获得 4 个能量相等、成分同样的sp3 杂化轨道，夹角 109° 28 ′，表示这 4 个轨道是由 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道杂化形成的以下列图所示：2sp3杂化3中 N 也是采纳 sp3杂化H O中 O也是采纳NHO 的电子构型 :1s22s22p4N 的电子构型 :1s22s22p3等性杂化和不等性sp3 杂化与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对称的正四周体构型，此中的 4 个 sp3杂化轨道自然没有差异，这类杂化种类叫做等性杂化。
杂化轨道理论解释部分分子的结构
1.BF3分子的结构：硼原子的电子层结构为1s22s22p x1，当硼与氟反应时，硼原子的一个2s电子激发到一个空的2P轨道中，使硼原子的电子层结构变为1s22s22p x12p y1。
硼原子的2s轨道和两个2p轨道杂化组合成sp2杂化轨道，硼原子的三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的各一个2P轨道重叠形成三个sp2-p的σ键，由于三个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以BF3分子具有平面三角形结构。
2.气态的BeCl2分子的结构：Be原子的电子结构1s22s2，从表面上看Be原子似乎不能形成共价键，但是在激发状态下，Be的一个2s 电子可以进入2p轨道，经过杂化形成2个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个sp-pσ键。
由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的空间结构是直线型。
BeCl2分子杂化态3.乙烯、乙炔分子的结构：乙烯分子中碳原子的原子轨道采用SP2杂化。
形成乙烯分子时，两个碳原子各用一个sp2杂化轨道上的电子相互配对，形成一个σ键;每个碳原子的另外两个sp2杂化轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道的电子配对形成共价键;每个碳原子的一个未参与杂化的2P轨道（均含有一个未成对电子）能够以“肩并肩”的方式重叠，该轨道上的电子配对形成一个π键。
三个sp2杂化轨道的对称轴在同一平面上,对称轴夹角为1200，这样，在乙烯分子中的碳原子间，存在一个σ键和一个π键。
类似地，乙炔分子中的碳原子采取sp1杂化，两个sp杂化轨道的对称轴在同一直线上，夹角为180o，两个碳原子间存在一个σ键和两个π键。
注意：杂化轨道只能形成σ键，不能形成π键。
例1.有关甲醛分子的说法正确的是()A.C原子采取sp杂化B.甲醛分子为三角锥形结构C.C原子采取sp2杂化D.甲醛分子为平面三角形结构4.氨分子的结构：在形成氨分子时，氮原子中的原子轨道也发生了sp3杂化，生成四个SP3杂化轨道，但所生成的四个sp3杂化轨道中，只有三个轨道各含有一个未成对电子，可分别与一个氢原子的1s电子形成一个σ键，另一个sp3杂化轨道中已有两个电子，属于孤对电子，不能再与氢原子形成σ键了。
东油大一基础化学杂化轨道及电池书写规则
sp 杂化
分子空间构型：直线型键角:180度
常见分子：BeCl2、HgCl2、HC HC≡
≡CH 、CO2图示为BeCl2的杂化轨道表达式sp2杂化
分子空间构型：平面三角型键角：120度
常见分子：BF3、NO3+、BCl3、BX3,AlCl3,H2C=CH2
图示为BeF3的杂化轨道表达式sp3杂化
分子空间构型：正四面体型
键角：109°2828’
’常见分子：CCl4、SO42-、SiH4、CH4,CX4,C(金刚石),SiC
图示为CH4的杂化轨道表达式
二、电池符号的书写规则：
1、按着负极在左，正极在右的原则，依各化学物质的接触次序排列各物质。
2、以“︱”表示两相间界面，“||||””表示盐桥，“（﹣）、（﹢）”表示正负极。
3、溶液注明浓度、气体注明分压。
4.、两种离子之间要用“，”隔开；
5、如果电极反应中无固体金属单质，用一惰性电极材料（Pt 或石墨）
6、有g 纯、l 纯、s 纯挨惰性电极写一、杂化轨道表达式。
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杂化参与杂化的原子轨道分子构型示例轨道类型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CO20 2 SP 180 直线形SO21 3 SP2120 V形BF3 0 3 SP2120 平面三角形CO3 2-0 3 SP2120 平面三角形CH 4 0 4 SP3109.28 正四面体形NH 4+ 0 4 SP3109.28 正四面体NH 3 1 4 SP3107 三角锥形H2O2 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 .Welcome To Download !!!欢迎您的下载，资料仅供参考！。
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。
高中化学 常见杂化方式分子的构型与杂化类型的关系
常见杂化方式(1)sp杂化：直线型如：CO2、CS2(2)sp2杂化：平面三角形（等性杂化为平面正三角形）如：BCl3C2H4不等性杂化为V字型如：H2O H2S OF2(3)sp3杂化：空间四面体（等性杂化为正四面体）如：CH4、CCl4不等性杂化为三角锥如：NH3PCl3H3O+sp3d杂化：三角双锥sp3d2杂化：八面体（等性杂化为正八面体）杂化轨道理论的基本要点1．只有能量相近的原子轨道才能进行杂化，同时只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。
在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。
2．杂化轨道的成键能力比原来未杂化的轨道的成键能力强，形成的化学键的键能大。
因为杂化后原子轨道的形状发生变化，电子云分布集中在某一方向上，比未杂化的s、p、d轨道的电子云分布更为集中，重叠程度增大，成键能力增强。
3．杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数。
4．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。
故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
杂化轨道理论：是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。
中心原子杂化轨道、孤电子对数及与之相连的原子数间的关系是：杂化轨道数=孤电子对数+与之相连的原子数。
杂化前后轨道总数比变，杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子，未杂化的轨道与杂化轨道所在平面垂直，可用来形成π键。
分子的构型与杂化类型的关系：杂化轨道理论的基本要点及类型什么叫杂化？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。
分子的立体构型 杂化轨道
实际例子
氨分子的成键情况
NH 3 ∠HNH = 107ο 18'
2p
sp 3杂化
2s
N原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道， 原子发生SP 杂化生成了四个SP 杂化轨道， 其中的三个分别与三个H原子的S轨道形成三个σ 其中的三个分别与三个H原子的S轨道形成三个σ 原子剩余的一个SP 键； N原子剩余的一个SP3杂化轨道被一对孤对电 子占据。 子占据。
1、sp3杂化
碳原子的轨道杂化： 碳原子的轨道杂化：
轨道表 示式
杂化 2P 2S sp3
3杂化轨道的空间构型： SP 杂化轨道的空间构型：
SP3杂化轨道
正四面体
3杂化 SP
杂化
激发态
杂化态
杂化轨道还认为：在成键过程中， 杂化轨道还认为：在成键过程中，这4个不同的轨 道重新组合成4个能量相等的新轨道，由于是由1 道重新组合成4个能量相等的新轨道，由于是由1个s与 3 轨道组合而成，因而新轨道称作sp 杂化轨道。 3个p轨道组合而成，因而新轨道称作sp 杂化轨道。每 3 一个sp 杂化轨道含1/4s成分和3/4p成分. 1/4s成分和3/4p成分 一个sp 杂化轨道含1/4s成分和3/4p成分.
第二节
分子的立体构型
杂化轨道理论 杂化轨道理论 轨道
【思考】 思考】
甲烷分子的空间构型是什么？ 甲烷分子的空间构型是什么？
甲烷分子中的C原子的电子排布式 甲烷分子中的 原子的电子排布式 是1s22s22p2，只能形成两个共价 键，且键角应该是大约900，而现 且键角应该是大约 在形成四个共价键， 在形成四个共价键，且键角是 109028’，怎么解释？ 怎么解释？
2.sp2杂化 sp2 杂化轨道间的夹角是 杂化轨道间的夹角是120度，分 度 子的几何构型为平面正三角形。 子的几何构型为平面正三角形。
杂化轨道与分子的电子结构
杂化轨道与分子的电子结构杂化轨道和分子的电子结构之间存在着紧密的联系。
杂化轨道是一种由原子轨道混合形成的轨道，用于描述分子中的化学键。
在分子形成的过程中，原子间的原子轨道相互作用会引发电子重新组合，产生新的杂化轨道。
杂化轨道的形成对于分子的化学性质和结构有着重要影响。
1. 杂化轨道的概念杂化轨道是一种由不同类型的原子轨道混合形成的轨道。
原子轨道的混合可以是s轨道与p轨道的混合，也可以是s轨道与d轨道的混合，甚至是三个或多个不同类型的原子轨道的混合。
通过混合原子轨道，形成的杂化轨道能够更好地适应分子的几何构型。
2. sp杂化轨道sp杂化轨道是最常见的一种杂化轨道。
它是由一个s轨道和一个p轨道混合而成。
例如，碳原子在形成四个共价键的时候，会将2个s轨道和2个p轨道混合形成4个sp3杂化轨道。
这使得碳原子能够形成四个等价的共价键，如在甲烷分子中。
3. 电子结构与杂化轨道杂化轨道的形成是为了使得分子的电子结构更加稳定。
通过混合原子轨道，杂化轨道能够提供更多的轨道叠加，使得电子能够更好地分布在分子中。
这种重新分布电子的方式能够提高分子的稳定性，并影响分子的形状和化学性质。
4. 杂化轨道与化学键杂化轨道的形成是化学键的基础。
共价键是由两个原子之间电子的共享形成的。
通过杂化轨道，原子能够将其原子轨道重新组合，形成与其他原子轨道相互重叠的区域，从而实现电子共享。
这种电子共享形成了分子的化学键，用以连接分子中的各个原子。
5. 杂化轨道与分子几何构型杂化轨道的形成对于分子的几何构型有着重要的影响。
杂化轨道的类型决定了分子中原子的排列方式。
例如，sp3杂化轨道形成四个等价的共价键，使得分子呈现出四面体的构型，如甲烷分子。
而sp2杂化轨道形成三个等价的共价键，分子则呈现平面三角形的构型，如乙烯分子。
总结：杂化轨道是由原子轨道混合形成的轨道，用于描述分子中的化学键。
杂化轨道的形成使得分子的电子结构更加稳定，并且对于分子的几何构型和化学性质有着重要影响。
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)
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。
杂化轨道的类型与分子空间构型
杂化轨道的类型与分子空间构型一、杂化类型有1）sp 杂化同一原子内由一个 ns 轨道和一个 np 轨道发生的杂化，称为 sp 杂化。
杂化后组成的轨道称为 sp 杂化轨道。
sp 杂化可以而且只能得到两个 sp 杂化轨道。
实验测知，气态 BeCl2 中的铍原子就是发生 sp 杂化，它是一个直线型的共价分子。
Be 原子位于两个 Cl 原子的中间，键角 180°，两个 Be－Cl 键的键长和键能都相等2）sp2 杂化同一原子内由一个 ns 轨道和二个 np 轨道发生的杂化，称为 sp2 杂化。
杂化后组成的轨道称为 sp2 杂化轨道。
气态氟化硼（ BF3）中的硼原子就是 sp2 杂化，具有平面三角形的结构。
B 原子位于三角形的中心，三个 B－F 键是等同的，键角为 120°3）sp3 杂化可以而且只能得到四个 sp3 杂化轨道。
CH4 分子中的碳原子就是发生sp3 杂化，它的结构经实验测知为正四面体结构，四个 C－H 键均等同，键角为109°28。
′这样的实验结果，是电子配对法所难以解释的，但杂化轨道理论认为，激发态 C 原子（ 2s12p3）的 2s 轨道与三个 2p 轨道可以发生 sp3 杂化，从而形成四个能量等同的 sp3 杂化轨道杂化类型参与杂化的原子轨道杂化轨道数杂化轨道间夹角空间构型实例二、σ键和π键sp 型的三种杂化sp sp2 sp31 个 s + 1 个 p 1 个 s +2 个 p 1 个 s +3 个 p2 个 sp 杂化轨道3 个 sp2杂化轨道4 个 sp3杂化轨道0 01090 ’180 120 28直线正三角形正四面体BeCl2 2H2BF3 2 4 CH4, CCl4 ,C , C Hσ键属于定域键，它可以是一般共价键，也可以是配位共价键。
一般的单键都是σ键。
原子轨道发生杂化后形成的共价键也是σ键。
由于σ键是沿轨道对称轴方向形成的，轨道间重叠程度大，所以，通常σ键的键能比较大，不易断裂，而且，由于有效重叠只有一次，所以两个原子间至多只能形成一条σ键。
杂化轨道
⒋杂化轨道理论的基本要点 ⑴轨道的杂化和杂化轨道的概念。 ⑵有几条原子轨道参与杂化就形成几条杂化轨道。 ⑶杂化轨道分为等性杂化与不等性杂化轨道。 ⑷杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理。 不同类型杂化轨道的成键能力大小顺序如下：sp<sp2<sp3<dsp2<sp3d<sp3d2 ⑸杂化轨道成键满足化学键之间的最小排斥原理。
CH4 ,NH3 ,H2O分子构型图 分子构型图
⑷确定排斥力最小的分子的稳定结构。
例1：判断CH4、NO2、PO43-、PCl5的构型 ⑴ CCl4 C：2s22p2 Cl：3px1(3p5) 中心原子电子对数: (4+4×1)/2=4 电子对分布的几何构型：四面体 分子构型：四面体
⑵ NO2
N：2s22p3
⑶sp3杂化 由1个ns轨道和3个np轨道组合而成。特点是每个sp3杂化轨道都含有1/4s和3/4p的成 分，空间夹角为109°28‘，空间构型为四面体形，例如CH4分子的结构。
⑷spd杂化 ①sp3d杂化
PCl5分子中中心磷原子采取sp3d杂化：
可以表示为： 磷原子基态 磷原子激发态 磷原子sp3d杂化态 3s23px132-3杂化轨道理论 C原子的价电子层结构：2s22px12py1。
⒈杂化与杂化轨道的概念 同一原子中不同类型的能量相近的原子轨道在成键时，互相混合，重新组合成 一组新的原子轨道的过程叫做轨道的杂化。所形成的一组新轨道叫做杂化轨道。 CH4分子形成过程示意：
可以表示为：
碳原子基态 碳原子激发态 碳原子sp3杂化态 2s22px12py12pz0 → 2s12px12py12pz1 →
②sp3d2杂化 SF6分子中中心s原子采取sp3d2杂化。
可以表示为： 硫原子基态 硫原子激发态 硫原子sp3d2杂化态 3s23px13py13pz13d03d0 → 3s13px13py13pz13d13d1 → ⒊等性杂化与不等性杂化 参与杂化的n个原子轨道各贡献1/n的成分组成的杂化轨道称为等性杂化轨道。
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
杂化轨道理论(图解)
杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图S Px Py Pz dz2dx2-y2dxy dxz dyz二、共价键理论和分子结构㈠、共价键理论简介１、经典的化学键电子理论：1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。
他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。
柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。
路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [kǝu`veilent]bond[bכnd])。
用黑点代表价电子（即最外层s，p轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。
为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。
原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[lǝun]pair[pεǝ]electron[i`lektrכn])。
Lewis结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。
评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。
局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外很多。
PCl5SF6BeCl2BF3NO，NO2…中心原子周围价电子数10 12 4 6 含奇数价电子的分子…③、不能解释某些分子的性质。
含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。
２、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。
1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。
３、1928年－1932年，德国的洪特(F.Hund)和美国的马利肯(R.S.Mulliken)两位化学家提出分子轨道理论，简称MO 理论。
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化学分子杂化轨道及构型 Prepared on 22 November 2020
1、现代价键理论要点：
(1)自旋相反的成单电子相互接近时，核间电子密度较大，可形成稳定的共价键
(2)共价键有饱和性。
一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键。
例如：H-H N≡ N
(3)共价键有方向性。
这是因为，共价键尽可能沿
着原子轨道最大重叠的方向形成，叫做最大重叠
原理。
2.按原子轨道的重叠方式分:键和键
键:原子轨道“头碰头”重叠
键:原子轨道“肩并肩”重叠
杂化轨道理论的基本要点
原子轨道在成键的过程中并不是一成不变
的。
同一原子中能量相近的某些轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等的新轨道而改变了原有的状态。
这一过程称为“杂化”。
所形成的新轨道叫做“杂化轨道”。
杂化轨道的要点：
原子形成分子时，是先杂化后成键
同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道参与杂化
杂化前后原子轨道数不变
杂化后形成的杂化轨道的能量相同
杂化后轨道的形状、伸展方向发生改变
杂化轨道参与形成σ键，未参与杂化的轨道形成π键
sp3
一个s轨道与三个p轨道杂化后，得四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3/4，它们的空间取向是四面体结构，相互的键角θ=109o28′ CH4,CCl4
C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3CH4分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为109°28′）
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个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109°28 ′，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：
H2O中O也是采取sp3杂化 O的电子构型:1s22s22p4NH3中N也是采取sp3杂化 N的电子构型:1s22s22p3
等性杂化和不等性sp3杂化
与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。
中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ轨道，如H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化。
sp2
一个s轨道与两个p轨道杂化，得三个sp2杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/3，p成分为
2/3，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120o
BF3分子形成
石墨、苯中碳原子也是以sp2杂化的：
sp
一个s轨道与一个p轨道杂化后，得两个sp杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/2，p成分为1/2，杂化轨道之间的夹角为180度。
CO2 HC≡CH
BeCl2分子形成
杂化轨道类型
（1）看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p 轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。
（2）没有填充电子的空轨道一般不参与杂化。
CO、H O、NH、CH O、CH等分子的电子式、结构式及分子的空间结构：
价层电子对互斥理论
等电子体原理
具有相同的通式——AB m，而且价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电子体原理”。
这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为180或90等特定的角度。
（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为180°。
（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通式—AX3，总价电子数24，有相同的结构—平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架。
（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2杂化形式，VSEPR 理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型、折线型) 。
（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；
（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式。
正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子（极性分子）
正电荷重心和负电荷重心相重合的分子（非极性分子）
分子极性的判断：分子的极性由共价键的极性及分子的空间构型两个方面共同决定。
双原子分子：取决于成键原子之间的共价键是否有极性
多原子分子(AB m型)：取决于分子的空间构型和共价键的极性
双原子分子的极性与非极性
①以极性键结合而形成的异核双原子分子都是极性分子，如HCl
②以非极性键结合而形成的同核双原子分子是非极性分子，如Cl2。
还有某些同核多原子分子也是非极性分子，如：P4，应该注意，O3（V型）是极性分子。
AB m分子极性的判断方法
将分子中的共价键看作作用力，不同的共价键看作不相等
的作用力，运用物理上力的合成与分解，看中心原子受力是否
平衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性分子。
CO2极性判断
C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分
子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（ F合
=0），∴整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子
O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是折线型构型，两个O-H键的极性不能抵消（ F合≠0），∴整个分子电荷分布不均匀，是极性分子NH3：
BF3：
CH4：
常见的分子构型及分子的极性
10电子微粒：
分子：HF、H2O、NH3、CH4、Ne
阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+
阴离子：OH－、NH2－、N3－、O2－、F－
18电子微粒：
Ar、SiH4、PH3、H2S、HCl、 F2、
C2H6、 CH3OH、N2H4、H2O2、 CH3F、
P3－、HS－、S2－、Cl－、K+、Ca2+等。