杂化轨道理论课件

理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个 Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp 的 σ键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。
实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的BeCl键， 键角为1800 ，分子的空间构型为直线。
其他例子： CO 、HC≡CH
乙炔中的碳原子为 sp杂化，分子呈直线构型 。
2、杂化的过程：杂化轨道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。
激发
CH 4分子（ sp 3杂化）
2p
2s
2p
2s
sp 3杂化
sp3
3.杂化轨道理论的要点
(1) 发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 (2) 参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能
级组或相近能级组的轨道）。 (3) 杂化轨道的能量、形状完全相同。 (4) 杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨
H
H
H
实例分析 1：
试解释CCl 4分子的空间构型。
CCl 4分子的中心原子是 C，其价层电子组态为 2s22px12py1。在形成CCl 4分子的过程中，C原子的 2s轨道上的 1个电子被激发到 2p 空轨道，价层电子 组态为2s12p x12p y12p z1，1个2s轨道和3个2p 轨道进 行sp 3杂化，形成夹角均为 109028′的4个完全等同 的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为
思考与交流
1、甲烷分子呈正四面体结构，它的四个 C-H键的键长相同，键角都是109°28 ′，四 个C-H键的性质完全相同
2、根据价键理论，甲烷形成四个C-H键都 应该是σ键，然而C原子最外层的四个电子分别 2个在球形2S轨道、2个在相互垂直2P轨道上， 用它们跟4个氢原子的1S原子轨道重叠，不可能 形成四面体构型的甲烷分子
实例分析 2：
分析BF3分子的空间构型。
BF 3分子的中心原子是 B，其价层电子排布为 2s22px1 。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨 道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布
为2s12p
x12p
1 y
，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂
化，形成夹角均为 120 0的3个完全等同的 SP 2杂化
BF F 120°（平面三角形）
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。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。
实例分析 3： BeCl 2分子的形成和空间构型。
Be 原子的价层电子排布为 2s 2 。在形成BeCl 2 分子的过程中， Be 原子的1个2s电子被激发到 2p 空轨道，价层电子排布变为为 2s1 2px1 。这2个 含有单电子的 2s 轨道和 2p x轨道进行 sp 杂化，组 成夹角为180 0 的2个能量相同的sp杂化轨道，其 形成过程可表示为：
理论分析：C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个Cl 原子含有单电子的2p轨道重叠，形成4个sp3-p的σ 键。故CCl4 分子的空间构型是正四面体.
实验测定：CCl 4分子中有四个完全等同的C-Cl 键， 其分子的空间构型为正四面体。
2.sp2杂化：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
轨道。其形成过程可表示为：
+
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。
BF3分子的形成 ：
F
3F + B
道数目等于形成的杂化轨道数目；杂化后原 子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利 于轨道间的重叠 (5) 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
三、杂化轨道理论简介 1. sp3 杂化
原子形成分子时 ,同一原子中能量相近的一个 ns轨道与三个 np轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道.
成乙炔分子。
BCl3、CO32–、NO3–、 H2C=O、 SO3、烯烃 >C=C< 结构 中的中心原子都是以 sp2杂化的。
以sp2杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一 个垂直于 sp2-骨架的未参与杂化的 p轨道，如果这个 轨道跟邻近原子上的平行 p轨道重叠，并填入电子， 就会形成π键。如，乙烯 H2C=CH2、甲醛H2C=O。 石墨、苯中碳原子也是以 sp2杂化的：
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轨道这 4个轨道会发生混杂 ,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 ′, 如下图所示：
2s
2p 激发 2s
2p
正四面体形
C的基态
激发态
sp3 杂化态
H
C 109°28'
如何解决上列一对矛盾？
值得注意的是价层电子对互斥模 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。
为了解决这一矛盾， 鲍林提出了杂 化轨道理论
三、杂化轨道理论简介----鲍林
1、杂化：杂化是指在形成分子时，由于原子的 相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道 混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这 种重新组合的过程叫做杂化，所形成的新的轨 道称为杂化轨道。
第二节 分子的立体结构
（第三课时）
复习回顾
一、形形色色的分子
二、价层电子对互斥模型 (VSEPR 模型)
中心原子
分子 类型
中心原子 结合的原子数
代表物
空间构型
AB 2
2Hale Waihona Puke Baidu
CO2
直线形
无孤对电子 AB 3
3
CH2O 平面三角形
AB 4
4
CH4 正四面体
有孤对电子 AB 2
2
AB 3
3
H2O NH3
V形 三角锥形
1）sp杂化
激发
2P
2S
杂化
2P
SP
2）空间结构是直线型： 三个σ键在一条直线上。
0.120nm
HCCH
180° 0.106nm
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