4.1杂化轨道理论与分子构型
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杂化轨道理论、配合物理论
和π键的组合。
＝
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ICND—9-20
(3)由于碳氧双键中存在π键,它对C—H键电子对的排斥作用较强,所以甲醛分子中C— H键与C—H键的夹角小于120°。 答案:(1)sp2杂化 甲醛分子的空间构型为平面三角形 (2)②③⑦ (3)< 碳氧双键中存在π键,它对C—H键电子对的排斥作用较强
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ICND—9-21
【方法规律】判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。 ①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂化。 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。
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N
H
＋ 4
ICND—9-16
2.如下图所示是甲醛分子模型的示意图。根据该图和所学的化学键知识回答下列问 题:
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ICND—9-17
(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化的方式是
ICND—9-15
【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)分子结构与杂化类型的联系。 (2)杂化类型中的特殊性:是否含有孤电子对。 【解析】选C。根据价层电子对互斥理论可知A项CHCl3是四面体形,B 项H2O分子中氧原子为sp3杂化,其分子几何构型为V形。C项二氧化碳 中碳原子为sp杂化,为直线形分子,正确。D项 是正四面体形。
σ
用来容纳未参与成键的孤电子对
π
＝
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(3)由于碳氧双键中存在π键,它对C—H键电子对的排斥作用较强,所以甲醛分子中C— H键与C—H键的夹角小于120°。 答案:(1)sp2杂化 甲醛分子的空间构型为平面三角形 (2)②③⑦ (3)< 碳氧双键中存在π键,它对C—H键电子对的排斥作用较强
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【方法规律】判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。 ①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂化。 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。
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N
H
＋ 4
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2.如下图所示是甲醛分子模型的示意图。根据该图和所学的化学键知识回答下列问 题:
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ICND—9-17
(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化的方式是
ICND—9-15
【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)分子结构与杂化类型的联系。 (2)杂化类型中的特殊性:是否含有孤电子对。 【解析】选C。根据价层电子对互斥理论可知A项CHCl3是四面体形,B 项H2O分子中氧原子为sp3杂化,其分子几何构型为V形。C项二氧化碳 中碳原子为sp杂化,为直线形分子,正确。D项 是正四面体形。
σ
用来容纳未参与成键的孤电子对
π
第二节 分子的立体结构(杂化轨道理论)课件
5.下列对sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角的比较，得出
规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型
为SP3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化 类型为SP2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其 杂化类型为SP杂化。
已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤电子对 ★杂化轨道数 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
结合上述信息完成下表：
CO2 、BeCl2
1
2 平面三角形 V 形
sp2
SO2
2
2 四面体 V 形
sp3
H2O、H2S
平面三 平面三
BF3 、SO3 、
0
3
角形
角形
sp2
CO32- 、 NO3-
1
3
四面体 三角锥形 sp3
NH3 、H3O+
0
4 正四面体 正四面体 sp3 CH4 、NH4+、SO42-
C 1.下列分子中心原子是sp2杂化的是 （ ）
均匀分布，轨道间夹角120° 空间构型：平面三角形
BeCl2分子的形成和空间构型
Be原子的价层电子排布为2s2 。在形成BeCl2 分子的过 程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排 布变为为2s1 2px1 。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进 行sp杂化，组成夹角为1800 的2个能量相同的sp杂化轨道， 其形成过程可表示为：
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨 道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相 同的S-SP3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。
三、杂化轨道理论
主族元素的
1、 基本要点：在形成分子时，由于原子的相n互s、影n响p轨，道
杂化轨道理论
杂化轨道理论杂化轨道理论基本介绍核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态，即基态。
而在某些外加作用下，电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态，即激发态。
在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，单个原子中，具有能量相近的两个电子亚层中，具有能量较低的电子亚层的一个或多个电子会激发而变为激发态，进入能量较高的电子亚层中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多个能量较高的电子亚层。
此时，这一个与多个原来处于较低能量的电子亚层的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的电子亚层中的电子相同。
这样，这些电子的轨道便混杂在一起，这便是杂化，而这些电子的状态也就是所谓的杂化态。
概述1931年,Linus Carl Pauling提出轨道杂化理论。
实验事实基础是许多分子的键角不等于原子轨道间夹角。
如氧原子与氢原子组成的水分子H－O－H的键角是104.5o，不等于氧的2py与2pz轨道间的夹角90o。
类似的，NH3分子中H－N－H的键角也不等于90o，实际测得107.3o。
实验测得甲烷分子CH4是四面体结构，H－C－H键角为109.5o。
要点⑴ 在形成分子（主要是化合物）时，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道 (一般为同一能级组的原子轨道)可以进行线性组合(杂化)，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的一组原子轨道。
⑵杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。
因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了,用大的一头与其他原子的轨道重叠,重叠部分显然会增大。
⑶ 形成的杂化轨道之间应尽可能地满足最小排斥原理（化学键间排斥力越小，体系越稳定），为满足最小排斥原理，杂化轨道之间的夹角应达到最大。
⑷ 分子的空间构型主要取决于分子中σ键形成的骨架，杂化轨道形成的键均为σ键，所以，杂化轨道的类型与分子的空间构型相关。
相关概念在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道线性组合成新的原子轨道，这个过程叫做原子轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。
杂化轨道理论
乙烯的sp二杂化图解
苯环的结构
平面正六边形,离域大π键.
一.苯环中的碳均是以sp二杂化成夹角为1200三 个sp2杂化轨道.
2.苯环中六个碳之间形成六个σ键,每个碳与 氢形成1个σ键.
三.苯环中六个碳中未杂化的P轨道彼此形成一 个大π键.
四.形成大π键比一般的π键更稳定,因此苯环 体现特殊的稳定性
三、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 (B ) A．CO2与SO2 B．CH四与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与
C2H4
（三）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.未参与杂化的P轨道可用于形成π （键四。）一个轨道不管有没有电子,只要符合杂化的条件 就可能参与杂化.
四、杂化轨道形成过程
（一）sp三杂化
2p 激发
2p 杂化
2s
2s
sp3
C原子sp3杂化轨道形成过程
sp三杂化轨道的形成过程
z
z
z
个顶点 ; 未杂化p形成π键. C—H键是s—sp二 σ键,
C—C键是sp2—sp2 σ键, 一个π键
分子中共有五个σ键,一个π键
第 25 页
杂化轨道理论
当堂巩固
二、对SO2与CO2说法正确的是[ D ] A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp杂化轨道 C． S原子和C原子上都没有孤对电子 D． SO2为V形结构, CO2为直线形结构
杂化 类型
参与杂化的原子轨道
种类
数目
杂化 杂化轨 杂化轨道 轨道数 道夹角 空间构型
ns sp
np
1 1
二 一八 0°
直线型
ns sp2
np
一
三 一二 平面三角形
分子的空间构型杂化轨道理论
C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个 碳原子以sp杂化轨道与氢原子旳1s轨道结合形成 σ键。各自剩余旳1个sp杂化轨道相互形成1个σ 键，两个碳原子旳未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴 方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以 叁键相结合。
大π 键
C6H6
sp2杂化
C6H6旳大π键（离域键）
思索
BeCl2分子形成过程
2p 2s
2p 2s 激发
Be基态
180
Cl Be
激发态
Cl
杂化 直线形
键合
sp杂化态 直线形
化合态
三、杂化理论简介
1.概念：在形成份子时，因为原子旳相互影响,若干 个不同类型但能量相近旳原子轨道混合起来，重新组 合成一组新轨道旳过程叫做原子轨道旳杂化，所形成 旳新轨道就称为杂化轨道。
杂化轨道 每个轨道旳成份 轨道间夹角( 键角)
sp
1/2 s，1/2 p
180°
sp2
1/3 s，2/3 p
120°
sp3
1/4 s，3/4p
109°28′
三、杂化理论简介
3.杂化轨道分类：
H2O原子 轨道杂化
单 不电等O子性原，杂子可：化形2：成s22参2p个4 加共杂价有化键2个，旳各原子轨道进行成份上旳 键角应该是90°不，W均h匀y?混合。某个杂化轨道有孤电子对
第二单元 分子构型与物质旳性质
分子旳空间构型（2）
C 2s
2px 2py 2pz
2s
2px
2py
2pz
C原子与H原子结合形成旳分子为何是CH4， 而不是CH2或CH3？CH4分子为何具有正四 面体旳空间构型（键长、键能相同，键角相 同为109°28′）？
2024届高三化学第二轮复习：专题二------分子结构与性质
单键为σ键，双键或三键其中一个为σ键，
其余的为π键
（3）由成键轨道类型判断：
S轨道形成的共价键全部为σ键，杂化轨道形成
的共价键全部为σ键。
（4）共价键特征
具有 饱和性 和 方向性。
2、键参数
（1）键能:气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量,键
能越大,化学键越稳定。
（2）键长:形成共价键的两个原子之间的核间距,键长越短,共
③附近元素用加减电子法。如N2可以找CN-,若找最外层电子数少的原子，
用加电子法；如NH3可以找H3O+，若找最外层电子数多的原子，用减电子
法。
提示：等电子体之间结构和性质要相似，如CO2的等电子体不可以找SiO2,
因为结构和性质不相似。
（2)常见的等电子体
类型
实例
双原子10e-
N2、CO、NO＋（亚硝酰正离子）、CN－
的排斥，排斥作用减弱。
练习10、缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构（一个原子通过共
享电子使其价层电子数达到8，H原子达到2所形成的稳定分子结构）要
求的一类化合物。下列说法错误的是（ D ）
A．NH3、BF3、BF4－中只有BF3是缺电子化合物
B．BF3、BF4－中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
有方向性、有饱和性
共价键>氢键>范德华力
有方向性、有饱
和性
作用力
范德华力
①随着分子极性和相
对分子质量的增大而
增大；
影响强度的
②组成和结构相似的
因素
物质，相对分子质量
越大，分子间作用力
越大
影响物质的熔、沸点
及溶解度等物理性质
对物质性质
其余的为π键
（3）由成键轨道类型判断：
S轨道形成的共价键全部为σ键，杂化轨道形成
的共价键全部为σ键。
（4）共价键特征
具有 饱和性 和 方向性。
2、键参数
（1）键能:气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量,键
能越大,化学键越稳定。
（2）键长:形成共价键的两个原子之间的核间距,键长越短,共
③附近元素用加减电子法。如N2可以找CN-,若找最外层电子数少的原子，
用加电子法；如NH3可以找H3O+，若找最外层电子数多的原子，用减电子
法。
提示：等电子体之间结构和性质要相似，如CO2的等电子体不可以找SiO2,
因为结构和性质不相似。
（2)常见的等电子体
类型
实例
双原子10e-
N2、CO、NO＋（亚硝酰正离子）、CN－
的排斥，排斥作用减弱。
练习10、缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构（一个原子通过共
享电子使其价层电子数达到8，H原子达到2所形成的稳定分子结构）要
求的一类化合物。下列说法错误的是（ D ）
A．NH3、BF3、BF4－中只有BF3是缺电子化合物
B．BF3、BF4－中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
有方向性、有饱和性
共价键>氢键>范德华力
有方向性、有饱
和性
作用力
范德华力
①随着分子极性和相
对分子质量的增大而
增大；
影响强度的
②组成和结构相似的
因素
物质，相对分子质量
越大，分子间作用力
越大
影响物质的熔、沸点
及溶解度等物理性质
对物质性质
杂化轨道基本理论和结构
能量最低原理
• 不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是 尽先占有能量最低的轨道，只有当能量最低的轨 道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。也 就是尽可能使体系能量最低。
洪特规则
• 在等价轨道(指相同电子层、电子亚层上的各个轨 道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自 旋方向相同。后来经量子力学证明，电子这样排 布可能使能量最低，所以洪特规则也可以包括在 能量最低原理中。
• 2. 孤立的原子不可能发生杂化，只有在形 成分子的过程中才会发生。
• 3. 在杂化前后，原子轨道的数目保持不变。
• 4. 条件不同，杂化轨道类型可能不同。
sp3 杂化
• 这是用一个2s轨道和三个2p轨道进行的杂化，故称 为sp3 杂化。与基态轨道相比，杂化轨道具有以下 特点：
• a). 能量相等，成分相同（1/4s轨道和3/4p轨 道）； b). 杂化轨道的电子云分布更集中，可使成键轨 道间的重叠部分增大，成键能力增强； c) sp3 杂化轨道在空间尽量伸展，呈最稳定正四 面体型，轨道夹角109°28′。 sp3 杂化又称为正四 面体杂化。
共轭 键与键的重叠，使电子离域,体系稳定。
共
轭 p-共轭 p轨道与键的重叠，使电子离域,体系稳定。
共轭体系（conjugated system）是指分子中发生电子离域 的部分，可以是分子的一部分或是整个分子。共轭体系有以下 几类：
（1）π-π共轭：在链状分子中，凡双键、单键交替排列的 结构都属此类。
1.4 共价键的属性
σ键和π键
共价键具有方向性。按照成键的方向 不同，分为σ键和π键。 σ键和π键是两 类重要的共价键。
σ键
在甲烷分子中，存在四个等同的C-H 键，碳原子采取sp3 杂化。取一个杂化 轨道进行分析
杂化轨道与分子的空间构型说课
教学目标
教学学法 板书设计
杂化轨道与分子的空间构型说课
教材分析
教学重点和难点 教学过程 效果分析
教学目标
教学学法 板书设计
教材分析
（一）知识脉络
（二）学情分析
教学目标
（一）知识与技能目标 （二）过程与方法目标 （三）情感态度与价值目标
教学重点、难点
1．杂化轨道概念的基本思想及三种主要杂化方式。
2．甲烷、氨、乙烯、乙炔、苯的共价键成因和分子 立体构型。
C：2s22p2 ；O：2s22p4 C原子的轨道表示式
效果分析
1．能够使学生成为教学活动的主体，从而实现本 节课的三维目标。
2．变规律的传授过程为规律的探究过程能更培养 学生的思维能力，发展学生学习化学的兴趣。提高 学生的学科素养。
杂化轨道与分子的空间构型说课
教材分析
教学重点和难点 教学过程 效果分析
教法学法
教法
1．以激发学生的学习动机为主线，通过讲解、多媒体辅助 （图片、动画等）、模型展示、质疑提问、观察讨论、应用 等形式，调动学生学习的积极性。 2．以知识的层次结构为基础，通过分析、讲解，阶梯问题递 进法，让教师的认识转化为学生的认识。
学法
1．自主学习法 2．讨论学习法
教学过程
本节课内容主要有两部分： 一是杂化轨道理论及sp杂化的认识；
二是甲烷、乙烯、乙炔、氨、水分子空间构型的认识。
教学过程
第一个环节——情景设疑
第二个环节——突破难点，突出重点 第三个环节——学以致用
第四个环节——知识拓展
第五个环节——小结巩固
板书设计
5.3.3 杂化轨道与分子的空间构型
1．杂化 2．杂化轨道 3．杂化类型 (1) sp3杂化 CH4 NH3 （等性杂化） 不等性杂化） (2) sp1杂化 BeCl2 C2H2 CO2 (3) sp2杂化 BF3 C2H4 C6H6