第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)3、雜化軌道理論簡(jiǎn)介知識(shí)回顧：甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)呈___________，它的4個(gè)C-H鍵都是___鍵，鍵長(zhǎng)_____，鍵角皆為_______。正四面體形相等109°28′σ碳原子的價(jià)層電子的軌道表示式為：________________。↑↓↑↑2s2p思考：①碳原子只有兩個(gè)未成對(duì)電子，為什么能形成4個(gè)C-H鍵？↑↓↑↑2s2p↑↑↑↑2s2p躍遷一、雜化軌道理論↑↓↑↑2s2p↑↑↑↑2s2p躍遷1.雜化軌道理論在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱雜化軌道。以甲烷分子中的C原子為例：雜化↑↑↑↑sp3任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型甲烷分子中，C原子的1個(gè)2s軌道與3個(gè)2p軌道混雜并重新組合，形成4個(gè)能量與形狀完全相同的軌道，稱為sp3雜化軌道。任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型問題1：試著解釋C原子與H原子形成甲烷的過程？2s2p基態(tài)躍遷

2p2s

雜化sp34個(gè)sp3雜化軌道為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，4個(gè)雜化軌道的夾角為109°28′。問題1：試著解釋C原子與H原子形成甲烷的過程？甲烷分子中碳原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)s-sp3σ鍵，呈正四面體形。任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型一、雜化軌道理論1.雜化軌道理論價(jià)層電子空軌道激發(fā)雜化軌道軌道重新組合成對(duì)電子中的一個(gè)與激發(fā)電子臨近能量相近的原子軌道吸收能量軌道總數(shù)目不變，角度和形狀發(fā)生變化，成鍵時(shí)釋放能量較多，軌道重疊程度更大，生成的分子更穩(wěn)定任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型一、雜化軌道理論2.雜化的條件②只有能量相近的軌道間才能雜化，常是同一能級(jí)或相近能級(jí)的原子軌道。①只有在形成化學(xué)鍵時(shí)才能雜化，單獨(dú)的原子不會(huì)發(fā)生雜化。任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型xyzxyzzxyzxyzsp3雜化像CH4分子中的C原子一樣，1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而得到4個(gè)sp3雜化軌道。①sp3雜化3.雜化類型2s2psp3一、雜化軌道理論3.雜化類型①sp3雜化sp3sp3sp3sp3109°28′sp3雜化軌道間的夾角是109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型3.雜化類型①sp3雜化sp3雜化軌道特征：①1個(gè)ns軌道與3個(gè)np軌道進(jìn)行的雜化,形成4個(gè)sp3雜化軌道。②每個(gè)sp3雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p

軌道的成分。③每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為109o28′，空間構(gòu)型為正四面體形。問題1：NH3的VSEPR模型跟CH4一樣也是四面體形，它的中心原子采取的雜化方式？氨氣分子中氮原子的3個(gè)sp3雜化軌道與3個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊形成3個(gè)N-Hσ鍵，其中1個(gè)sp3雜化軌道中占有孤電子對(duì)。2s2psp3雜化軌道用于

或用來

。形成σ鍵容納未參與成鍵的孤電子對(duì)問題2：請(qǐng)類比NH3的中心原子N的雜化和成鍵過程，嘗試用雜化軌道理論來解釋H2O的空間結(jié)構(gòu)。水分子中氧原子的2個(gè)sp3雜化軌道與2個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊形成2個(gè)O-Hσ鍵，其中2個(gè)sp3雜化軌道中占有孤電子對(duì)。sp3雜化2s2psp3109°28′【分析歸納】由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道混雜并重新組合成3個(gè)能量與形狀完全相同的軌道，這種軌道稱為sp2雜化軌道。sp2雜化軌道間的夾角是120°，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。C：2s22p2xyzxyzzxyzxyz120°平面三角形②sp2雜化3.雜化類型任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型一、雜化軌道理論3.雜化類型②sp2雜化sp2雜化后，未參與雜化的一個(gè)np軌道可以用于形成π鍵。xyzsp2sp2sp2psp2sp2sp2任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型一、雜化軌道理論3.雜化類型②sp2雜化如乙烯分子碳碳雙鍵的形成：3.雜化類型②每個(gè)sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/3s

軌道和

2/3p

軌道的成分。sp2雜化軌道特征：①1個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道進(jìn)行的雜化,形成3個(gè)sp2雜化軌道。③每?jī)蓚€(gè)軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。④

3個(gè)sp2雜化軌道用于形成σ鍵，未參與雜化的p軌道用于形成π鍵。②sp2雜化B：1s22s22p1沒有3個(gè)單電子sp2sp2雜化BF3分子120°FFFBsp2雜化C：2s22p2xyzxyzzxyzxyz180°直線形【分析歸納】由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道混雜并重新組合成2個(gè)能量與形狀完全相同的軌道，這種軌道稱之為sp雜化軌道。sp雜化軌道間的夾角是180°，空間結(jié)構(gòu)為直線形。3.雜化類型③sp雜化一、雜化軌道理論3.雜化類型③sp雜化sp雜化后，未參與雜化的兩個(gè)np軌道可以用于形成π鍵。ppspspspspxyzxyz任務(wù)一認(rèn)識(shí)雜化軌道及類型一、雜化軌道理論4.雜化的類型③sp雜化如乙炔分子碳碳三鍵的形成：萊納斯·卡爾·鮑林②

③雜化軌道只容納孤電子對(duì)和形成σ鍵④未參與雜化的P軌道可用于形成π鍵4、雜化軌道的特征①能量相近的軌道才能雜化2s2p可雜化2s3p不可雜化雜化前雜化后雜化前后數(shù)目相同相同相近軌道形狀、伸展方向發(fā)生改變，雜化軌道之間盡量排斥，夾角最大，原子成鍵能力更強(qiáng)，形成的共價(jià)鍵更牢固軌道形狀軌道能量軌道數(shù)目二、中心原子雜化類型的判斷方法1.雜化軌道理論與VSEPR模型的關(guān)系雜化軌道的作用：形成σ鍵和容納孤電子對(duì)中心原子雜化軌道的數(shù)目=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)(x)中心原子的雜化類型：spx-1任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系二、中心原子雜化類型的判斷方法1.雜化軌道理論與VSEPR模型的關(guān)系實(shí)例孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型雜化軌道數(shù)中心原子的雜化軌道類型雜化軌道模型CO2SO2SO3022sp133sp2033sp2任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系二、中心原子雜化類型的判斷方法1.雜化軌道理論與VSEPR模型的關(guān)系實(shí)例孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型雜化軌道數(shù)中心原子的雜化軌道類型雜化軌道模型H2ONH3CH4244sp3144sp3044sp3任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系二、中心原子雜化類型的判斷方法2.中心原子雜化類型的判斷方法①計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)（σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)）②雜化軌道數(shù)＝價(jià)層電子對(duì)數(shù)(x)，中心原子采取spx-1雜化例1.判斷以下分子或離子的中心原子雜化類型?；瘜W(xué)式σ鍵電子對(duì)孤電子對(duì)價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道數(shù)雜化類型BeCl2CO32-SO32-NH4+2022sp3033sp23144sp34044sp3任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系二、中心原子雜化類型的判斷方法2.中心原子雜化類型的判斷方法也可以根據(jù)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)來判斷中心原子的雜化類型：空間結(jié)構(gòu)雜化類型直線形平面三角形三角錐形四面體形spsp2sp3sp3任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系二、中心原子雜化類型的判斷方法3.有機(jī)物中碳原子雜化類型在有機(jī)化合物中，由于碳原子沒有孤電子對(duì)，在計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)時(shí)只需要考慮σ鍵電子對(duì)數(shù)。因此，只含單鍵的碳原子均為sp3雜化，含有雙鍵的碳原子均為sp2雜化，含有三鍵的碳原子均為sp雜化。思考：苯分子中的C原子是什么雜化類型？任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系二、中心原子雜化類型的判斷方法3.有機(jī)物中碳原子雜化類型苯分子中碳原子取sp2雜化，3個(gè)雜化軌道分別用于形成3個(gè)σ鍵，故苯分子鍵角為120°；苯分子每個(gè)碳原子均有1個(gè)未參與雜化雜化的p軌道，垂直于分子平面而相互平行，6個(gè)“肩并肩”的平行p軌道上總共6個(gè)電子一起形成了彌散在整個(gè)苯環(huán)的1個(gè)p-p大π鍵。任務(wù)二

雜化軌道類型及分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系總結(jié)：判斷中心原子雜化軌道類型的方法①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷4對(duì)3對(duì)2對(duì)sp3②根據(jù)VSEPR模型判斷正四面體平面三角形直線形③根據(jù)軌道夾角109°28′120°180°④π鍵個(gè)數(shù)sp2spsp3sp3sp3Csp2CCCCspsp2sp2spsp⑤根據(jù)等電子體進(jìn)行判斷如CO2和N3-互為等電子體，其分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，中心原子采取sp1、在

中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是A.sp2、sp2

B.sp3、sp3C.sp2、sp3

D.sp、sp3√sp3sp3sp2評(píng)價(jià)任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)2、根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型及原子雜化軌道理論判斷NF3分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子的雜化方式為(

)A.直線形sp雜化B.平面三角形sp2雜化C.三角錐形sp2雜化D.三角錐形sp3雜化D3、在BrCH=CHBr分子中，C—Br鍵采用的成鍵軌道是(

)A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-pC4.以下有關(guān)雜化軌道的說法中正確的是(

)A．sp3

雜化軌道中軌道數(shù)為4，且4個(gè)雜化軌道能量相同B．雜化軌道既能形成σ鍵，也能形成π鍵C．雜化軌道不能容納孤電子對(duì)D．sp2雜化軌道最多可形成2個(gè)σ鍵5.下列分子中的中心原子采取sp2雜化的是(

)①C2H2

②C2H4

③C3H8

④CO2⑤BeCl2

⑥SO3

⑦BF3A．①⑥⑦

B．③⑤⑦C．②⑥⑦D．③⑤⑥AC評(píng)價(jià)任務(wù)總結(jié)測(cè)定分子結(jié)構(gòu)紅外光譜：測(cè)定化學(xué)鍵或官能團(tuán)質(zhì)譜：測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量多樣的分子空間結(jié)構(gòu)兩原子：直線形三原子：直線形或V形四原