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(共23張PPT)
雜化軌道理論
1.了解雜化軌道理論的要點和類型；
2.能運用雜化軌道理論解釋簡單共價分子和離子的空間結構。
為什么甲烷分子的空間結構是正四面體形而不是正方形？
甲烷分子的空間結構
↑
1s1
H
2s2
2p2
↑↓
↑
↑
C
碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p 軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟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。
萊納斯·卡爾·鮑林
雜化軌道的理論
雜化軌道的理論
2s
2p
↑↓
↑
↑
基態
激發
2s
2p
↑
↑
↑
↑
激發態
sp3雜化軌道
雜化
↑
↑
↑
↑
在形成CH4分子的過程中，碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道。這樣，1個2s軌道和3個2p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的4個sp3雜化軌道。
雜化軌道的理論
碳原子的4個sp3雜化軌道指向正四面體的4個頂點，每個軌道上都有一個未成對電子。
雜化軌道的理論
解釋：當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發生混雜，得到4個新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個頂角，夾角109°28'，稱為sp3雜化軌道，表示這4個軌道是由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的。當碳原子跟4個氫原子結合時，碳原子以4個sp雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C-H σ鍵，因此呈正四面體形的空間結構。
雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。
重疊程度增大，更穩定
只有在形成分子時才能雜化，孤立的原子不可能發生雜化
雜化軌道的理論
雜化軌道的理論
1.概念：外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來，重新組合新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。
2.要點：
（1）參與雜化的原子軌道能量相近（同一能級組或相近能級組的軌道）
（2）雜化前后原子軌道數目不變：
參加雜化的軌道數目等于形成的雜化軌道數目；
雜化改變了原子軌道的形狀、方向，成鍵時更有利于軌道間的重疊。
（3）雜化后的軌道之間盡可能遠離，在空間取最大夾角分布，能使相互間排斥力最小。
sp3雜化
金剛石中的碳原子、晶體硅和石英（SiO2）晶體中的硅原子也是采用sp3雜化軌道形成共價鍵的。
正四面體結構的分子或離子的中心原子，一般采用sp3雜化軌道形成共價鍵，如CCl4、NH4+等。
sp2雜化
[思考]BF3分子是平面正三角形， F原子位于正三角形的三個頂點，B原子位于分子中心，分子中鍵角均為120°，雜化軌道理論如何解釋？
2s
2p
↑↓
↑
基態
激發
2s
2p
↑
↑
激發態
↑
雜化
↑
↑
↑
未雜化軌道
σ
σ
σ
120°
F原子的2p軌道
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
120°
未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。
在形成BF3分子的過程中，碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道。這樣，1個2s軌道和2個2p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的3個sp2雜化軌道。
sp2雜化
sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而得。sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。
sp雜化
[思考]氣態BeCl2分子是直線形，Cl原子位于Be原子的兩側， BeCl2分子中鍵角為180o 。雜化軌道理論如何解釋？
2s
2p
↑↓
基態
激發
2s
2p
↑
↑
激發態
雜化
sp雜化軌道
↑
↑
未雜化軌道
氯原子的3p軌道
σ
σ
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
sp雜化軌道是由1個ns軌道和1個np軌道雜化而得。sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形(如BeCl2)。分子的空間結構主要取決于原子軌道的雜化類型。
180°
sp雜化
在形成BeCl2分子的過程中，碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道。這樣，1個2s軌道和1個2p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的2個sp雜化軌道。
sp、sp2兩種雜化形式中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵，而雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。
應用雜化軌道理論解釋多中心原子的結構
已知:乙烯是平面分子，鍵角為120o，分子中含有碳碳雙鍵。
如何來確定中心原子C的雜化類型呢？
乙炔是直線形分子，鍵角為180°，分子中含有碳碳三鍵。
乙炔分子的碳原子采用什么雜化？它的雜化軌道用于形成什么化學鍵？怎么理解它存在碳碳三鍵？
2s
2p
2s
2p
sp2
3個 sp2 雜化軌道
躍遷
sp2雜化
乙烯 中心原子C的sp2雜化
應用雜化軌道理論解釋多中心原子的結構
2s
2p
躍遷
2s
2p
乙炔 中心原子C的sp雜化
sp
2個 sp 雜化軌道
sp雜化
應用雜化軌道理論解釋多中心原子的結構
雜化類型
sp3
sp2
參與雜化軌道
1個s, 3個p
1個s, 2個p
雜化軌道數
4個sp3
3個sp2
雜化軌道間夾角
109°28′
120°
空間結構
正四面體
平面三角形
實例
CH4 CCl4、NH4+
CH2=CH2 BF3
雜化軌道類型
sp
1個s, 1個p
2個sp
180°
直線形
CH≡CH、BeCl2
1.判斷正誤
(1)價電子對之間的夾角越小,排斥力越小。 (　　)
(2)NH3分子的VSEPR模型與分子空間結構不一致。(　　)
(3)五原子分子的空間結構都是正四面體形。(　　)
(4)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數目相同,但能量不同。(　　)
(5)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子,其空間結構都是正四面體形。(　　)
(6)凡AB3型的共價化合物,其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。(　　)
2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br鍵采用的成鍵軌道是(　　)
A.sp-p B.sp2-s
C.sp2-p D.sp3-p
C
3.在乙烯(CH2＝CH2)分子中有5個σ鍵、一個π鍵，它們分別是（ ）
A．sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵
B．sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵
C．C—H之間是sp2形成的σ鍵，C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
D．C—C之間是sp2形成的σ鍵，C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
A
4.下列分子的空間構型可用sp2雜化軌道來解釋的是(　　)
①BF3　②CH2=CH2　③ 苯　④CH≡CH　⑤BeCl2　⑥CH4
A．①②③
B．①⑤⑥
C．②③④
D．③⑤⑥
A

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