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第二节　分子的空间结构
第2课时　杂化轨道理论
第二章　分子结构与性质
[学习目标]
1.通过杂化轨道理论的学习， 能从微观角度理解中心原子的杂化轨道
类型对分子空间结构的影响。
2.掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法， 建立分子空间结构分析思
维模型(重点)。
问题导入
CH4
正四面体甲烷的4个C—H单键都应是σ键，然而根据价层原子轨道情况，
C原子3个相互垂直的2p 轨道和4个H原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体结构的甲烷分子？
↑↓
↑↓
1s
2s
2p
6C
↑
↑
↑
1s
1H
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论

一、杂化轨道及类型
1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
形成CH4时，C原子1个2s轨道和3个2p轨道混杂，形成4个能量相等的sp3杂
化轨道。4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H σ键。
sp3杂化
C：2s22p2
2s
2p
激发
2s
2p
sp3
sp3杂化
2．杂化轨道的形成及特点
形成
轨道的杂化
杂化轨道
特点
原子内部能量相近的原子轨道重新组合
杂化后重新形成一组能量相等的原子轨道
①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道
②杂化改变了原子轨道的形状、方向
③杂化使原子的成键能力增强
一、杂化轨道及类型
sp3
sp3
sp3
sp3
109°28′
3．杂化轨道的类型
类型 sp sp2 sp3
参与杂化的轨道
杂化轨道数目
夹角
空间 结构
举例
1个s
1个p
2
180°
直线形
CO2 C2H2
1个s
2个p
3
120°
平面
三角形
BF3 C2H4
1个s
3个p
4
109°28′
正四面体形
CH4 CCl4
一、杂化轨道及类型
1.正误判断
(1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子
(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的
(3)只有能量相近的轨道才能发生杂化
(4)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键
(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，未参与杂化的p轨道可用于形成π键
(6)2s轨道和3p轨道能形成sp2杂化轨道
√
×
√
√
√
√
思考交流
一、杂化轨道及类型
思考交流
2.(2023·江苏无锡期中)氨分子的空间结构是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为
A.两种分子的中心原子杂化类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化
B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道
C.NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
D.NH3分子中氮元素的电负性比CH4分子中碳元素的电负性大
√
一、杂化轨道及类型
思考交流
3.(2023·浙江温州期末)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列说法不正确的是
选项 粒子 中心原子 杂化方式 VSEPR模型 空间结构
A CO2 sp 直线形 直线形
B NH3 sp3 四面体形 三角锥形
C sp2 四面体形 平面三角形
D H3O＋ sp3 四面体形 三角锥形
√
一、杂化轨道及类型
思考交流
4.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化，且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是
A.CH4、NH3　　　　　　　　　B.BBr3、
C.SO2、BeCl2　　　　　　　　　D.PCl3、H3O＋
√
一、杂化轨道及类型
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1．杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对
杂化轨道数＝价层电子对数＝孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
(即成σ键电子对数)
(1)没孤电子对：同能量杂化轨道彼此远离→形成的分子为对称结构；
(2)有孤电子对：孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥→
形成的分子的空间结构发生变化。
2．杂化轨道与分子空间结构的关系
(1)杂化轨道全部用于形成σ键
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
轨道组成
轨道夹角
杂化轨道示意图
实例
分子的空间结构
一个ns和一个np 一个ns和两个np 一个ns和三个np
180° 120° 109°28′

BeCl2 BF3 CH4
直线形 平面三角形 正四面体形
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
(2)杂化轨道中有未参与成键的孤电子对
杂化轨道类型 sp2 sp3 中心原子所在族 第ⅥA族 第ⅤA族 第ⅥA族
中心原子的孤电子对数
分子空间结构
实例
1 1 2
V形 三角锥形 V形
SO2 NH3、PCl3、PH3 H2O、H2S
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1.正误判断
(1)杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不一定一致
(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同
(3)凡AB3型共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
(4)NH3分子的空间结构为三角锥形，氮原子的杂化方式为sp3
(5)C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是sp2
√
×
×
√
√
思考交流
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
思考交流
2.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是
①BF3　② 　　③CH≡CH　④NH3　⑤CH4
A.①②　　　　B.①⑤　　　　C.③④　　　　D.③⑤
√
3.下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是
A.PCl3中P原子为sp3杂化，三角锥形
B. 中N原子为sp3杂化，正四面体形
C.H2S中S原子为sp杂化，直线形
D.SO2中S原子为sp2杂化，V形
√
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
自我测试
1.C原子在形成化合物时，可采取多种杂化方式。杂化轨道中s轨道成分越多，C元素的电负性越强，连接在该C原子上的H原子越容易电离。下列化合物中，最有可能在碱性体系中形成阴离子的是
A.CH4　　　　　　　　　　B.CH2==CH2
C.CH≡CH　　　　　　　　　D.苯
√
自我测试
2.已知某XY2分子的空间结构为V形，下列说法正确的是
A.X原子一定是sp2杂化
B.X原子一定为sp3杂化
C.X原子上一定存在孤电子对
D.VSEPR模型一定是平面三角形
√
自我测试
3.按要求回答下列问题：
(1)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型是__________。
sp3、sp2
(2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是______。
sp2
(3)化合物[H3O]＋ 中阳离子的空间结构为__________，
阴离子的中心原子轨道采取_____杂化。
(4)X的单质与氢气可化合生成气体G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是_____。
三角锥形
sp3
sp3
常见物质中心原子的杂化方式
(1)采取sp3杂化：有机物中饱和碳原子、NH3、H2O、金刚石中的碳原子、
(2)采取sp2杂化：有机物中的双键碳原子、BF3、石墨中的碳原子、
苯环中的碳原子等。
(3)采取sp杂化：有机物中的三键碳原子、CO2、BeCl2等。
说明　注意结构相似的物质，如CO2与CS2、BF3与BBr3等中心原子的杂化
轨道类型分别相同。
归纳总结
晶体硅中的硅原子、SiO2、 　等。
本节内容结束

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