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第二章第二节第4课时
《杂化轨道理论简介》
人教版 选择性必修2
呈正四面体形
键长相等
键角相等为109°28′
杂化轨道理论
CH4分子空间结构
1s22s22p2
杂化轨道理论
电子跃迁
2s
2p
基态
激发态
CH4分子空间结构形成分析
能量相近的原子轨道
2s
2p
1s
矛盾：轨道重叠得到的空间构型就不可能是正四面体形的甲烷分子
杂化轨道理论
空间结构矛盾
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
杂化轨道理论
混杂
sp3 杂化轨道
电子跃迁
2s
2p
2s
2p
基态
激发态
CH4分子中心原子杂化轨道形成过程
能量相近的原子轨道
混杂前后轨道总数不变
1s
杂化轨道能量相同、方向不同
杂化轨道理论
重叠成键
CH4分子中心原子杂化轨道形成过程
sp3 杂化轨道
1s
1s
1s
1s
4个C-H σ键
鲍林提出的杂化轨道理论，用于解释分子的空间结构
电子云轮廓图表示CH4分子sp3杂化轨道的形成
109°28′
杂化轨道理论
1s
1s
1s
1s
4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道
体系的能量降到最低（轨道间的排斥力最小）
正四面体形
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
杂化轨道理论
1. 能量相近的原子轨道发生混杂
电子
跃迁
重叠
成键
轨道
混杂
理论要点
莱纳斯·卡尔·鲍林
（1901-1994）
各种空间结构
2. 生成杂化轨道能量相同、方向不同
3. 混杂前后轨道总数不变
4. 体系的能量降到最低（轨道间的排斥力最小）
杂化轨道理论
sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的
sp3
1个s轨道
3个p轨道
符号含义
杂化轨道理论
sp3杂化轨道
重叠成键
容纳4对电子
CH4分子的价层电子对数为4
中心原子价层电子对数为4
杂化轨道数为4
中心原子采取sp3杂化
sp3杂化轨道的形成分析
杂化轨道理论
中心原子杂化轨道数=价层电子对数=孤电子对数＋σ键数
1
3
4
4
109°28′
120°
180°
1
2
3
3
1
1
2
2
课堂练习1
杂化轨道理论
化合物 中心原子核外电子排布式 价层电子 对数 杂化轨道 数目 杂化类型 VSEPR模型 名称 分子的
空间结构
CH4
NH3
H2O
正四面体形
三角锥形
V形
正四面体形
四面体形
四面体形
sp3
sp3
sp3
1s22s22p3
1s22s22p6
1s22s22p2
4
4
4
4+0=4
3+1=4
2+2=4
课堂练习2
杂化轨道理论
化合物 中心原子核外电子排布式 价层电子 对数 杂化轨道 数目 杂化类型 形成σ键的杂化轨道数目 容纳孤电子对杂化轨道数目
CH4
NH3
H2O
4
3
sp3
sp3
sp3
1s22s22p3
1s22s22p6
1s22s22p2
4
4
4
4+0=4
3+1=4
2+2=4
2
0
1
2
杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对
课堂练习2
杂化轨道理论
CH2O分子有 个σ键，有 个π键，中心原子有 对孤对电子，价层电子对数为 ，对应 个杂化轨道，所以该中心原子的杂化类型为 。
3
3
3
0
1
sp2
课堂练习3
杂化轨道理论
混杂
电子跃迁
2s
2p
2s
2p
基态
激发态
sp2 杂化轨道
py
CH2O分子中心原子杂化轨道形成过程
能量相近的原子轨道
问题思考：
参与杂化的轨道数目为多少？
分别是那几个轨道参与杂化？
杂化轨道理论
sp2 杂化轨道
pz
CH2O分子中心原子杂化轨道形成过程
1s
1s
2s
2p
px
py
pz
氢原子
氧原子
2p-2p
π键
σ键
sp2 -1s
sp2 -2p
未参与杂化的p轨道用于形成π键
杂化轨道理论
3个能量相同、方向不同的sp2杂化轨道
体系的能量降到最低（轨道间的排斥力最小）
平面三角形
电子云轮廓图表示CH2O分子sp2杂化轨道的形成
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
120°
杂化轨道理论
电子云轮廓图表示CH2O分子sp2杂化轨道的形成
2py
2pz
氢原子
氧原子
sp2杂化轨道
1s
1s
2pz
x
y
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
x
y
x
y
z
杂化轨道理论
CO2分子有 个σ键，有 个π键，中心原子有 对孤对电子，价层电子对数为 ，对应 个杂化轨道，所以该中心原子的杂化类型为 。
2
2
2
0
2
sp
课堂练习4
杂化轨道理论
混杂
电子跃迁
2s
2p
2s
2p
基态
激发态
CO2分子中心原子杂化轨道形成过程
sp 杂化轨道
2py
2pz
能量相近的原子轨道
问题思考：
参与杂化的轨道数目为多少？
分别是那几个轨道参与杂化？
杂化轨道理论
CO2分子中心原子杂化轨道形成过程
2s
2p
px
py
pz
氧原子
氧原子
2s
2p
px
py
pz
2p-2p
π键
σ键
sp -2p
sp 杂化轨道
2py
2pz
x
y
z
x
y
z
180°
杂化轨道理论
2个能量相同、方向不同的sp杂化轨道
体系的能量降到最低（轨道间的排斥力最小）
电子云轮廓图表示CO2分子sp杂化轨道的形成
直线形
x
y
z
z
x
y
z
杂化轨道理论
电子云轮廓图表示CO2分子sp杂化轨道的形成
2pz
2个氧原子
sp杂化轨道
2px
y
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
2py
2pz
x
y
z
x
y
z
x
y
z
化合物 中心原子核外电子排布式 价层电子 对数 杂化轨道 数目 中心原子杂化类型 VSEPR模型 名称 分子的
空间结构
BF3
SO2
BeCl2
C2H2
0+2=2
直线形
1+2=3
V形
直线形
平面三角形
1s22s22p2
0+2=2
直线形
直线形
1s22s2
0+3=3
平面三角形
平面三角形
1s22s22p1
sp2
sp2
sp
3
3
2
sp
2
课堂练习5
杂化轨道理论
3s23p4
化合物 中心原子核外电子排布式 价层电子 对数 杂化轨道 数目 中心原子杂化类型 形成σ键的杂化轨道数目 容纳孤电子对杂化轨道数目
BF3
SO2
BeCl2
C2H2
1s22s22p2
3s23p4
1s22s2
1s22s22p1
sp2
sp2
sp
3
3
2
sp
2
3
2
2
2
0
1
0
0
课堂练习5
杂化轨道理论
0+2=2
1+2=3
0+2=2
0+3=3
一、理论要点
1. 能量相近的原子轨道发生混杂
2. 杂化轨道能量相同、方向不同
3. 混杂前后轨道总数不变
4. 体系的能量降到最低
（轨道间的排斥力最小）
二、理论应用
1. 中心原子的价层电子对数 = 杂化轨道数
价层电子对数为 4 时，其杂化类型为 sp3 杂化
价层电子对数为 3 时，其杂化类型为 sp2 杂化
价层电子对数为 2 时，其杂化类型为 sp 杂化
杂化轨道理论
课堂小结
2. 杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对
3. 未参与杂化的p轨道可用于形成π键
巩固练习
1. 下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )
A．分子中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构
B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
C．轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同
D．杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间构型结果常常相互矛盾
2. 以下有关杂化轨道的说法中正确的是( )
A．sp3杂化轨道中轨道数为4，且4个杂化轨道能量相同
B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理
D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
巩固练习
3．氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )
A．两种分子中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化
B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．氨气分子的原子总数为4而甲烷为5
4．下列说法正确的是( )
A．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
巩固练习
5. 有关苯分子中化学键的描述正确的是( )
A．每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大π键
B．每个碳原子的未参加杂化的2p形成大π键
C．碳原子的3个sp2杂化轨道与其他碳原子形成2个 键和1个π键
D．碳原子的未参加杂化的sp2轨道与其他碳原子的2p成 键
巩固练习 — 参考答案
1. D 2. A 3.C 4. C 5. B

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