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杂化轨道理论
第二节 分子的空间结构
学习目标
1.认识杂化轨道理论，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子立体构型的影响。
2.掌握中心原子杂化轨道类型判断方法，建立分子立体构型分析的思维模型。
情景引入
1.请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型。
2.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结
合形成CH4，而不是CH2 ？
C原子轨道排布图
1s2
2s2
2p2
H原子轨道排布图
1s1
杂化轨道理论
1、概念
一.杂化理论简介
在形成分子时，由于原子的相互影响，原子内部能量相近的原子轨道
混杂起来，重新组合形成新的原子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
莱纳斯·卡尔·鲍林
x
y
z
跃迁
C
基态
激发态
杂化
杂化轨道
sp3
　 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，称为 sp3杂化轨道。
z
sp3
sp3
sp3
sp3
109°28′
杂化
H
H
H
H
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个杂化轨道的夹角为109°28′。
轨道重叠
C
H
H
H
H
3.杂化过程
基态→(激发态)→杂化→轨道重组（形成杂化轨道）
2.杂化条件：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：2s和2p，3s和3p ......
价层电子
空轨道
激发
杂化轨道
轨道重新组合
成对电子
中的一个
4.杂化轨道的类型：sp、sp2、sp3、spd、sp3d .......
杂化方式由价层电子对数量决定！
价层电子对数 杂化方式 杂化轨道数目 杂化轨道空间构型
2 sp 直线形
3 sp2 平面三角形
4 sp3 正四面体形
【牢记】①杂化轨道空间构型与VSEPR模型完全相同！
②杂化轨道数＝价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数
2
3
4
4.杂化轨道的形成：
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化， 形成2个sp杂化轨道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。
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
180°
180°
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化， 形成3个sp2 杂化轨道。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。
4.杂化轨道的形成
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
120°
4.杂化轨道的形成：
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道，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。
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
109°28′
杂化轨道有什么特征呢？
5.杂化轨道的特征
(1)杂化前后轨道数不变。
(2)杂化过程中轨道的形状发生变化。
(3)杂化后形成的化学键更稳定。
(4)杂化后的新轨道能量、形状都相同。
(5)杂化后的轨道之间尽可能远离。
(6)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。
未参与杂化的p轨道可用于形成π键。
6.杂化轨道类型的判断方式
1、计算价层电子对数
=σ 键电子对数+中心原子孤电子对数
中心原子的杂化轨道类型与VSEPR模型有什么联系？填写下表，回答问题。
实例 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 杂化 轨道数 中心原子的杂化轨道类型
CO2 2 sp
SO2 3 sp2
SO3 3 sp2
H2O 4 sp3
NH3 4 sp3
CH4 4 sp3
0
2
直线形
1
3
平面三角形
0
4
平面三角形
2
3
四面体形
1
4
四面体形
0
4
正四面体形
杂化轨道模型
中心原子的杂化轨道模型与VSEPR模型相同。
价层电子对数＝杂化轨道数(x)，中心原子采取 spx-1 杂化
2、根据杂化轨道的夹角判断
杂化轨道夹角 180° 120° 109°28′
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
5
1
2
3
4
苯分子中的碳原子是什么杂化类型？
3.从化学键的类型判断（针对 C 原子）：单键sp3、双键sp2、三键sp
Π
6个p轨道
6个电子
苯分子中碳原子取sp2杂化，3个杂化轨道分别用于形成3个σ 键，故苯分子键角为120°；苯分子每个碳原子均有1个未参与杂化杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行，6个“肩并肩”的平行p轨道上总共6个电子一起形成了弥散在整个苯环的1个p-p大π键。
6
6
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”)
(1)CH2Cl2分子只有一种，可说明CH4的空间结构为正四面体形 ( )
(2)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的。 ( )
(3)SO2分子与CO2分子的组成相似，故它们都是直线形分子 ( )
√
×
×
2．下列分子结构与分子中共价键键角对应正确的是 ( 　)
A．直线形分子：180°　 B．平面正三角形：120°
C．三角锥形：109°28′ D．正四面体形：109°28′
B
反馈训练

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