組織建設第二章

分子結構與性質第二節(jié)分子的立體構型（第2課時雜化軌道理論簡介）

【問題引入】寫出碳原子的電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結合形成CH4，而不是CH2？

碳原子的一個2s電子受外界影響躍遷到2p空軌道上，使碳原子具有四個單電子，因此碳原子與氫原子結合生成CH4。1s2s2p激發(fā)

【再問】按已學價鍵理論，甲烷的4個C－H鍵（單鍵）都是全等的σ鍵，形成正四面體的空間構型；但碳原子的4個價層原子軌道為1個球形的2s軌道和3個相互垂直的2p軌道，用它們與4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體構型的甲烷分子。矛盾？為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論CH4正四面體CH4的形成：

由1個s軌道和3個p軌道混雜并重新組合成4個能量與形狀完全相同的軌道。我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。

【提示】為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離（價層電子對互斥理論），使軌道間的排斥力最小，4個雜化軌道的伸展成正四面體構型。

【結果】四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質、能量和鍵角都完全相同的s-sp3σ鍵，從而構成一個正四面體構型的分子。109°28’三、雜化軌道理論簡介1、概念

在形成分子時，原子中能量相近的軌道重新組合，形成新的原子軌道，這個過程稱“雜化”，新的原子軌道稱“雜化軌道”。2、要點解讀（1）成鍵時能量相近的價電子軌道混合雜化，形成新的價電子軌道——雜化軌道。（2）雜化前后軌道數(shù)目不變。（3）雜化軌道是能量相同的軌道（即等價軌道）（4）雜化的目的是為了成鍵。①sp3雜化軌道組成：同一原子能量相近的一個s軌道與三個p軌道，雜化成四個sp3雜化軌道，每個雜化軌道的s成分為1/4，p成分為3/4。②sp3雜化軌道特點：sp3軌道夾角109○28′，4個軌道呈空間正四面體形--VSEPR模型。③雜化軌道只用于形成鍵或容納未成鍵的孤電子對。

鍵的形成，只能由未參與雜化的p軌道重疊形成。

④所有價層電子對數(shù)為4的中心原子均采用sp3雜化，形成分子的空間構型有：四面體形、三角錐形和V形。3、雜化軌道類型（1）sp3雜化（如CH4－C）（2）sp2雜化（如BF3－B）

為了三個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥力最小，三個雜化軌道的伸展方向分別指向平面三角形的三個頂點。三個F原子分別以3個p軌道與B原子上的三個sp2雜化軌道相互重疊后，形成了三個性質、能量和鍵角都完全相同的p-sp2σ鍵，從而構成一個平面三角形構型的分子。①sp2雜化軌道成分：同一個原子中能量相近的一個

s軌道與兩個p軌道雜化，得三個sp2雜化軌道，每個雜化軌道的s成分為1/3，p成分為2/3。②sp2雜化軌道特點：sp2軌道夾角120○，3個軌道呈平面三角形--VSEPR模型。

③所有價層電子對數(shù)為3的中心原子均采用sp2雜化，形成的分子的空間構型有：平面三角形和V形。（3）sp雜化（如BeCl2－Be）

為了兩個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥力最小，兩個雜化軌道的伸展方向分別指直線的兩端。兩個Cl原子分別以2個p軌道與Be原子上的兩個sp雜化軌道相互重疊后，就形成了兩個性質、能量和鍵角都完全相同的p-spσ鍵，從而構成一個直線形分子。①sp雜化軌道成分：同一個原子中能量相近的一個

s軌道與一個p軌道雜化，得兩個sp雜化軌道，每個雜化軌道的s成分為1/2，p成分為1/2。②sp雜化軌道特點：sp軌道夾角180○，2個軌道呈直線形--VSEPR模型。

③所有價層電子對數(shù)為2的中心原子均采用sp雜化，形成的分子的空間構型為直線形。雜化類型判斷方法：（1）ABm型分子或離子，其中心原子A的雜化軌道數(shù)＝價電子對數(shù)。中心原子(A)的雜化類型參與雜化的軌道生成雜化軌道數(shù)成鍵電子對數(shù)A原子的孤電子對數(shù)分子的空間構型實例分子式結構式sp1個s1個p220直線形BeCl2Cl－Be－Clsp21個s2個p330平面三角形BF3sp31個s3個p440正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O

（2）有機物中碳原子雜化類型的判斷：飽和碳原子采取sp3雜化（立體結構，如甲烷），連接雙鍵的碳原子采取sp2雜化（平面結構，如乙烯、苯），連接三鍵的碳原子采取sp雜化（直線型，如乙炔）。

【小試牛刀】乙烯分子中含有4個C—H和1個C=C雙鍵，6個原子在同一平面上。下列關于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是（）A．每個C原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個sp雜化軌道B．每個C原子的1個2s軌道與1個2p軌道雜化，形成2個sp雜化軌道C．每個C原子的2s軌道與3個2p軌道雜化，形成4個sp3雜化軌道D．每個C原子的3個價電子占據(jù)3個雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2p軌道A雜化及雜化軌道概念雜化軌道類型判斷方法雜化軌道類型：sp、sp2、sp3雜化軌道理論小結：1、計算下列分子或離子中的價電子對數(shù)，并根據(jù)已學填寫下表物質價電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對空間構型軌道夾角分子空間構型鍵角氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直線形直線形平面三角形正四面體180°180°120°109.5°直線形直線形平面三角形正四面體V形三角錐形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°2、下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是（）A．CO2與SO2B．CH4與NH3

C．BeCl2與BF3