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第二章
第二节 分子的空间结构
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第3课时
杂化轨道理论简介
新课引入
请画出C原子的外围电子排布图，思考 C与H为什么没有形成CH2而形成CH4且为正四面体分子
新课引入
莱纳斯·卡尔·鲍林
为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
sp3
C原子基态原子
电子排布图
109°28′
用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
　 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。
为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成正四面体的立体构型
sp3
课堂小结
1.预测分子的空间结构方法：
σ键电子对数
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型
空间结构
2.比较键角的大小：
①根据VSEPR模型，直线型键角>平面三角形>四面体形
②结构相同，随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
3.价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子
价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
略去孤电子对
外界条件下，能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。
1.含义
对杂化过程的理解
杂化轨道理论简介
2.杂化的条件
(1)只有在形成化学键时才能杂化
(2)只有能量相近的轨道间才能杂化（同一能级组或相近能级）
3.杂化轨道理论四要点
能量相近
数目不变
形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等且杂化轨道的能量相同。
(变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加)
杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，成键时根据最大重叠原理，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。
原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
成键能力增强
杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。
排斥力最小
杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。
杂化轨道理论简介
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
109°28′
(1) sp3杂化
杂化轨道理论简介
4.杂化轨道类型
每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为109°28′，空间构型为正四面体形,如CH4、CCl4等
价层电子对互斥模型
H2O和NH3的VSEPR模型与CH4一样，四面体形
H2O和NH3的中心原子采取sp3的杂化
2个杂化轨道被σ电子对占据
2个杂化轨道被孤电子对占据
3个杂化轨道被σ电子对占据
1个杂化轨道被孤电子对占据
杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道
杂化轨道理论简介
(1) sp3杂化
4.杂化轨道类型
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
120°
s
p
p
p
sp2
杂化轨道理论简介
(2) sp2杂化
4.杂化轨道类型
每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形 如SO2 BF3
未参与杂化的p轨道可用于形成π键
CH2=CH2
杂化轨道理论简介
(2) sp2杂化
4.杂化轨道类型
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
180°
s
p
p
p
sp
杂化轨道理论简介
(3) sp杂化
4.杂化轨道类型
sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。
未参与杂化的p轨道可用于形成π键
CH CH
杂化轨道理论简介
(3) sp杂化
4.杂化轨道类型
代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 VSEPR模型名称 分子的
立体构型
CO2
CH2O
CH4
SO2
NH3
H2O
0+2=2
sp
直线形
0+3=3
sp2
平面三角形
0+4=4
sp3
正四面体形
1+2=3
sp2
V形
1+3=4
sp3
三角锥形
2+2=4
sp3
V形
直线形
平面三角形
正四面体形
平面三角形
四面体形
四面体形
杂化轨道理论简介
5.杂化轨道与分子空间结构的关系
★★杂化轨道数=价层电子对数
= σ键电子对+孤电子对
课堂练习
1.(2022·湖南师大附中高二期末)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＋
√
CH4中碳原子为sp3杂化但不含孤电子对，故A错误；
BBr3中B原子为sp2杂化且不含孤电子对，故B错误；
SO2中S原子为sp2杂化，含有1个孤电子对，BeCl2中Be原子为sp杂化且不含孤电子对，故C错误。
σ键电子对数
+孤电子对数
价层电子对数
价层电子互斥理论
杂化轨道类型
分子空间结构
预测
解释
杂
化
轨
道
理
论
小结：
VSEPR模型
原子轨道杂化
杂化轨道
在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。
原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。
①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数
②杂化改变了原子轨道的形状和方向
③杂化使原子的成键能力增强
④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道
杂化轨道理论要点
杂化轨道类型
sp3杂化、sp2杂化、sp杂化……
课堂小结
课堂练习
1.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是
①BF3　②CH2==CH2　③　 ④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥
√
课堂练习
2.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
√
课堂练习
3.已知某XY2分子属于V形分子，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
√

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