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雜化軌道理論
第2章 微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)
1.了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型；
2.能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡單共價分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。
寫出碳原子的價電子軌道表示式，思考為什么碳原子與氫原子結(jié)合形成CH4，而不是CH2 ？
C的價電子軌道表示式
1、根據(jù)共價鍵的飽和性，C應(yīng)形成幾個共價鍵？
2、形成CH4 C原子應(yīng)該有幾個未成對的電子？怎樣才能使C原子具有這個數(shù)目的未成對的電子？
躍遷
3、CH4中的4個C—H鍵完全相同，碳原子怎樣才能有四個完全相同的用于成鍵的原子軌道？
sp3
為了解決這一矛盾，1931年由鮑林等人在價鍵理論的基礎(chǔ)上提出雜化軌道理論，它實(shí)質(zhì)上仍屬于現(xiàn)代價鍵理論，但是它在成鍵能力、分子的空間構(gòu)型等方面豐富和發(fā)展了現(xiàn)代價鍵理論。
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基態(tài)
激發(fā)
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激發(fā)態(tài)
4個sp3雜化軌道
雜化
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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。
鮑林雜化軌道理論
原子軌道的雜化
原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，重新組合形成新的原子軌道的過程。
雜化軌道
原子軌道組合雜化后形成的一組新的原子軌道叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。
雜化軌道特點(diǎn)
雜化軌道不僅改變了原有s和p軌道的空間取向，而且使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大，形成的共價鍵更牢固。
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基態(tài)
激發(fā)
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激發(fā)態(tài)
4個sp3雜化軌道
雜化
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每兩個sp3雜化軌道的夾角為109°28’。
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(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3σ鍵，形成一個正四面體構(gòu)型的分子。
甲烷分子中的共價鍵
甲烷分子的填充模型
甲烷分子的球棍模型
雜化軌道類型
有幾個原子軌道參與雜化，雜化后就生成幾個雜化軌道。
sp雜化、sp2雜化、sp3雜化
sp3雜化
原子形成分子時，同一個原子中能量相近的一個 ns 軌道與三個 np 軌道進(jìn)行混合組成四個新的原子軌道稱為 sp3 雜化軌道。
sp3雜化軌道特點(diǎn)：四個sp3軌道在空間均勻分布，軌道間夾角109.5°
【思考】BF3是平面三角形構(gòu)型， 分子中鍵角均為120o；試用雜化軌道理論加以說明。
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基態(tài)
激發(fā)
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激發(fā)態(tài)
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雜化
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未雜化軌道
同一個原子的一個 ns 軌道與兩個 np 軌道進(jìn)行雜化組合為 sp2 雜化軌道。sp2 雜化軌道間的夾角是120°，分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形。
【思考】氣態(tài)BeCl2是直線型分子構(gòu)型，分子中鍵角為180o 。試用雜化軌道理論加以說明。
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基態(tài)
激發(fā)
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激發(fā)態(tài)
雜化
sp雜化軌道
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未雜化軌道
同一原子中 ns-np 雜化成新軌道：一個 s 軌道和一個 p 軌道雜化組合成兩個新的 sp 雜化軌道。2個sp雜化軌道在一條直線上，軌道間夾角180°
雜化 類型 雜化軌道數(shù)目 鍵角 空間 構(gòu)形 圖示
3
sp2
4
sp3
2
sp
平面三角形
120°
109.5°
正四面體形
180°
直線形
試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況
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sp2
3個 sp2 雜化軌道
躍遷
sp2雜化
乙烯 中心原子C的sp2雜化
C原子以sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道，分別與C原子和H原子鍵合。2個碳原子上未雜化的2p軌道形成1個 π鍵。乙烯分子中含有4個C—H σ鍵(sp2 s)、1個C—C σ鍵(sp2 sp2)、1個π鍵(p p)。
乙烯分子的空間結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)。
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sp
2個 sp 雜化軌道
躍遷
sp雜化
乙炔 中心原子C的sp雜化
C原子以sp雜化，形成2個sp雜化軌道，分別與C原子和H原子鍵合。2個碳原子上未雜化的2p軌道形成2個 π鍵。乙炔分子中含有2個C—H σ鍵(sp2 s)、1個C—C σ鍵(sp2 sp2)、2個π鍵(p p)。
乙炔分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形。
聯(lián)想與質(zhì)疑
苯為什么不能使酸性KMnO4溶液或溴的四氯化碳溶液褪色呢？
苯分子中究竟存在怎樣的化學(xué)鍵呢？
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激發(fā)態(tài)
雜化
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1、苯中C： sp2雜化 120°
2、六個C 的未參與雜化的p軌道形成大π鍵
6個碳原子和6個氫原子在同一平面內(nèi)，整個分子呈平面正六邊形,鍵角皆為120°。
1.下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是( )
A.CO2與SO2 B.CH4與NH3
C.BeCl2與BF3 D.C2H2與C2H4
B
2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是( )
①BF3　②CH2==CH2　③ ④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
A
3.下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形且分子中沒有形成π鍵的是( )
A.CH≡CH B.CO2
C.BeCl2 D.BF3
C
4.下列有關(guān)甲醛(HCHO)分子的說法正確的是( )
①C原子采取sp雜化　 ②甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)
③C原子采取sp2雜化　 ④甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
C

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