高中化学 杂化轨道理论竞赛课件 精品

sp2杂化：一个s轨道和两个p轨道间的杂化
以BF3的形成为例
能 2p 量
2s
1s B基态
2p 2s
1s B激发态
sp2
1s B杂化态
Sp2杂化轨道的空Fra Baidu bibliotek构型
1200 z
平面三 y 角形
x
3个F的轨道和sp2的 三个轨道成键，BF3整 个分子是平面三角形
乙烯 C发生sp2杂化，sp2杂化轨道与sp2杂化 轨道形成1个C–C σ键，sp2杂化轨道与H的1s 轨道形成4个C–H σ键；未杂化的p轨道之间 形成π键，故分子中有碳碳双键存在。
3、杂化轨道的种类
（1）按参加杂化的轨道分类 s－p 型：sp 杂化、sp2杂化和sp3杂化 s－p－d型：sp3d杂化、 sp3d2杂化 （2）按杂化轨道能量是否一致分类
等性杂化和不等性杂化
等性杂化 如CH4分子中的C原子 的sp3杂化：
4 个sp3杂化轨道能量一致
又如C原子的SP2杂化
形成3个能量相等的sp2杂化轨道，也属于等 性杂化。 判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的 能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能 量。
2、杂化轨道的理论要点
①成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的 杂化轨道；
②参加杂化的原子轨道数 = 杂化后的杂化轨道 数。总能量不变；
③杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上 成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的 能量补偿。
注意
☆杂化轨道比未杂化的原子轨道成键能力 强，使形成的共价键更加稳定。 ☆不同类型的杂化轨道有不同的空间取向， 从而决定了共价型多原子分子或离子的不 同的空间构型。 ☆没有参与杂化的轨道仍保持原有的形状。 ☆某些分子形成过程中，“激发”、“杂 化”是同时发生的，无先后之分； ☆杂化过程中，不是所有原子都必须有电 子激发，应按具体结构判断；
（3）sp3杂化
甲烷 C发生sp3杂化，4个轨道呈正四面体分布， 4个sp3杂化轨道分别与4个H的1s轨道形成σ键， 因没有未杂化的电子（轨道），故CH4分子中 无双键。
sp3杂化：一个s轨道和三个p轨道间杂化
以甲烷的形成为例
能 2p 量
2s
1s
C基态
2p 2s 1s C激发态
sp3 1s C杂化态
SP 线形 180o 0.121
问题1：指出分子中各个碳原子的杂化轨道类型：
SP2
SP3
O
C H2
SP2
SP
问题2：指出下列各化合物中碳原子杂化类型。
丁二烯
丙烯
（4） s-p-d 杂化 PCl5 三角双锥，P：1s22s22p63s23p33d 0
5个sp3d 杂化轨道呈三角双锥 形分布，分别与 5 个Cl 的 3p 成σ键。空间图形为：
杂化类型 sp3
sp2
sp
立体构型 正四面体 正三角形 直线形
杂化类型 sp3d或dsp3 sp3d2或d2sp3 立体构型 三角双锥体 正八面体
5、用杂化轨道理论解释构型 （1）sp 杂化 BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其 成键情况，说明直线形的原因。 Be：1s22s22p0
2 条sp杂化轨道是直线形分布，分别与 2 个 Cl 的3p轨道成键，故分子为直线形。
奥林匹克化学竞赛辅导
杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几 何构型的解释。
杂化轨道理论
1、杂化：
成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混 合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形 成新的杂化轨道过程。
一个原子的轨道在和其他原子结合成键的过 程中,该原子的原子轨道重新混合成为新的 原子轨道,这种混合过程称为杂化,形成的新 的原子轨道称为杂化轨道。
Sp3杂化轨道的空间构型
此角为109.50
正四面 体
4个H的轨道和四个sp3杂化 轨道成键，整个CH4分子呈正四面体型.
C原子不同杂化轨道的特点
1、所用P轨道数目不同：
SP3杂化动用了3个P轨道，甲烷的四个键完 全相同，均为σ键。 SP2杂化的用了2个P轨道， 形成σ键，另一个 以原来的P轨道与另一个C原子的相同P轨道 交叠，形成一个π键。 SP杂化的用了1个P轨道，另两个以原来的P 轨道与另一个C原子的相同P轨道交叠形成两 个相对较弱的π键。
2、立体结构不同：
SP3杂化的呈正四面体结构。 SP2杂化的呈平面型结构。 SP杂化的呈直线性结构。
3、键长键角不同
不但单双键的键长不同，而且C-H键长也 不同。键角与杂化轨道形式直接相关。
分子
乙烷 乙烯 乙炔
模型
杂化 类型
形状
键角
键长 C-C (nm)
SP3
四面 体
109o28
0.154
SP2 平面 120o 0.134
O原子的SP3杂化 四条杂化轨道的能量不相等
等性杂化 — 指杂化轨道中没有不参加成键 的孤电子对，形成完全等同的杂化轨道的杂 化。
例如：CH4 NH4+ BF3 SeF6 不等性杂化 — 指杂化轨道中有不参加成键 的孤电子对，形成不完全等同的杂化轨道的 杂化。 例如：NH3 H2O
4、各种杂化轨道在空间的几何分布
sp杂化：一个s轨道和一个p轨道间 的杂化
以BeCl2分子的形成为例
基态时，Be的电子构型为1s22s2，Be原子应
该不成键，但在激发状态Be原子进行了轨道
杂化，才能够成键，如下所示
空间构型为
直线型
能 2p
2p
量
sp
2s
2s
1s Be基态
1s Be激发态
1s Be杂化态
二氧化碳，直线形，C发生sp杂化，C 与 O 之 间 sp-2px 两个键，所以，O—C—O 成直线形。
C中未杂化的py与两侧 O 的两个py沿纸面方向 成大π键，C 中未杂化的pz与两侧 O 的pz沿垂直 于纸面的方向成π键，故 CO2 中，C、O之间有 离域π键（两个∏34大π键）。
·· · ··
· ··
两个π34
（2）sp2杂化
BCl3 平面三角形构型，B的 3 个sp2杂化轨道 呈三角形分布，分别与 3 个 Cl 的 3p 成σ键， 分子构型为三角形。属于sp2杂化。
• 杂化的目的：更有利于成键。
• 杂化的动力：受周围原子的影响。
杂化的过程: 基态原子 激发态原子
杂化的条件:
杂化态原子
参与杂化的原子轨道必须是能量相近的原子 轨道。杂化过程原子轨道总数不变。
杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时利 用大的一头，可以使电子云重叠程度更大，从 而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键 能力。