高中化学选修三轨道杂化理论
人教版高中化学选修3课件-杂化轨道理论和配合物简介
【提示】 形成配合物后，物质的性质会发生一定的变化， 主要有三个方面的影响：(1)一些难溶于水的金属化合物形成配合 物后，易溶解；(2)当简单离子形成配合物时颜色可能发生改变， 利用此性质可检验离子的存在；(3)形成配合物后，稳定性增强。
(1)不是所有的配合物都具有颜色。如[Ag(NH3)2]OH 溶液无 色，而 Fe(SCN)3 溶液呈红色。(2)过渡金属原子或离子都有接受 孤电子对的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡 金属配合物远比主族金属配合物多。
1.在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的 化学键是如何形成的？该化学键如何表示？
下列分子的空间构型可用 sp2 杂化轨道来解释的是( A )
①BF3 ②CH2==ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCH2 ③
④CH≡CH ⑤NH3
⑥CH4
A．①②③
B．①⑤⑥
C．②③④
D．③⑤⑥
解析：①BF3 是平面三角形分子，且 B—F 键夹角为 120°； ②CH2===CH2 是平面形分子，其中碳原子以 sp2 杂化，未杂化的
代表物 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
杂化轨道数 0＋2＝2 0＋3＝3 0＋4＝4 1＋2＝3 1＋3＝4 2＋2＝4
杂化轨道类型
sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3
2.共价键全部为 σ 键的分子构型与杂化类型
3.含 σ 键和 π 键的分子构型和杂化类型
4.s－p 杂化轨道和简单分子几何构型的关系
(2)在 HCHO 分子的形成过程中，中心 C 原子的 1 个 2s 电 子激发到 2p 空轨道，其中含 1 个未成对电子的 2s 轨道与 2 个 2p 轨道进行 sp2 杂化，形成 3 个完全等同的 sp2 杂化轨道。然后， 中心 C 原子以夹角均为 120°的 2 个完全等同的 sp2 杂化轨道，分 别与 2 个 H 原子的 1s 轨道重叠，形成 2 个 sp2-s 型的 σ 键；C 原 子的另一个 sp2 杂化轨道与 O 原子的 2p 轨道“头碰头”重叠形 成 1 个 sp2-p 型的 σ 键，然后再用未参与杂化的一个 2p 与 O 原 子的一个 2p 肩并肩形成 π 键，从而形成 HCHO 分子。
人教版高中化学选修三2.2.2 杂化轨道理论
杂化轨道理论 ■ sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
动画导学第 9 页
F
y x x
y x
y x
y
B
F F
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。 特点：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
化学 · 选修 3《物质结构与性质》
杂化轨道理论
杂化轨道理论 C原子轨道排布图
C
知识回顾第 2 页
C
2p2
2s2
1s2 H原子轨道排布图
CH4 正四面体
1s1
矛盾？
按照已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 都应该是 σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3 个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4 个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型 的甲烷分子
A的价电子对数
A的杂化轨道数
2
3
4
杂化类型
A的价电子空间构型 A的杂化轨道空间构型 ABm型分子或离子空间构 型
2 sp 直线形 直线形 直线形
3 sp2 平面三角形 平面三角形
4 sp3
正四面体
正四面体 正四面体三 角锥形或V形
平面三角 形或V形
杂化轨道理论
课时小结 第 13 页
杂化及杂化轨道概念 杂化轨 道理论 杂化轨道类型：sp、sp2、sp3 杂化轨道类型判断
杂化轨道理论
当堂巩固 第 14 页
中心原 子杂化 轨道类型 杂化轨道/ 电子对空 间构型
高中化学 选修三 杂化轨道理论
练习： 1、分析BeF2中的Be和NF3中N的杂化轨道类型及用杂
化轨道理论分析它们的空间构型。
2、指出下列分子或离子中的分子的路易斯结构式及杂化 轨道的类型
A、CO2中的C_____ ________ B、BF3中的B_____ ________ C、CCl4中的C_____ _______ D、NH3中的N______ ________
2 2 2 3 3
4 4 4 4
空间构型
直线形 V形 V形
平面三角形 三角锥形 正四面体 四面体 正四面体 正四面体
分析思考
１、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推 测：CH４分子的C原子有没有可能形成四个共价 键？怎样才能形成四个共价键？
２、如果C原子就以１个２Ｓ轨道和３个２Ｐ轨道 上的单电子，分别与四个Ｈ原子的１Ｓ轨道上的 单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全 相同？这与CH４分子的实际情况是否吻合？
3、下列微粒中心元素以sp3杂化的是（B）
A．ICl4- B．ClO4- C．BrF4+ D．SF4
4．有关乙炔分子中的化学键描述不正确
的是（B）
A．两个碳原子采用sp杂化方式 B．两个碳原子采用sp2杂化方式 C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨
道形成π键 D．两个碳原子形成两个π键
3.写出下列分子的路易斯结构式并指出 中心原子可能采用的杂化轨道类型，并 预测分子的几何构型
如何才能使CH４分子中的C原子与 四个H原子形成完全等同的四个共价键呢？
三、杂化轨道理论简介
2p
2p
2s
激发
2s
C的基态
激发态
H
C H
H
109°28’
H
杂化轨道理论(高中)
高中杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图S Px Py Pz二、共价键理论和分子结构价键法（VB法）价键理论一：１、要点：⑴、共价键的形成条件：①、先决条件：原子具有未成对电子；②、配对电子参与成键的原子轨道要满足对称匹配、能量相近以及最大重叠的原则；③、两原子具有成单的自旋相反的电子配对，服从保里不相容原理。
⑵、共价键的本质：是由于原子相互接近时轨道重叠，原子间通过共用自旋相反的电子使能量降低而成键。
⑶、共价键的特征：①、饱和性，一个原子有几个未成对电子（包括激发后形成的未成对电子），便和几个自旋相反的电子配对成键；而未成对电子数是有限的，故形成化学键的数目是有限的。
②、根据原子轨道最大重叠原理，原子轨道沿其角度分布最大值方向重叠，即共价键具有一定的方向性。
⑷、共价键的类型：单键、双键和叁键。
①、σ键和π键。
ⅰ、σ键：沿键轴方向重叠，呈圆柱形对称，称为σ轨道，生成的键称为σ键σ是希腊字母，相当于英文的s，是对称Symmetry[`simitri]这个字的第一个字母）。
σ键形成的方式：ⅱ、π键：两个p轨道彼此平行地重叠起来，轨道的对称面是通过键轴的平面，这个对称面就叫节面，这样的轨道称为π轨道，生成的键称为π键（π相当于英文的p，是平行parallel[`pærǝlel]的第一个字母）。
π键的形成过程：，σ键和π键的比较σ键（共价键中都存在σ键）π键（只存在不饱和共价键中）重 叠 方 式 （成建方向）沿两电子云（原子轨道）的键轴方向以“头碰头”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠两互相平行的电子云（原子轨道）以“肩并肩”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠重叠程度重叠程度较大 重叠程度较小 电子云形状 共价键电子云（重叠部分）呈轴对称共价键电子云（重叠部分）呈镜像对称牢 固 程 度 强度较大，键能大，较牢固，不易断裂 强度较小，键能较小，不很牢固，易断裂 化学活泼性不活泼，比π键稳定活泼，易发生化学反应类 型s-s 、s-p 、、p-p 、s- SP 杂化轨道、s- SP 2杂化轨道、s- SP 3杂化轨道、杂化轨道间p －p π键，、p －p 大π键是否能旋转可绕键轴旋转 不可旋转，存在 的规 律共价单键是σ键，共价双键有一个σ键，有一个π键；共价叁键有一个σ键，有两个π键。
新课标高中化学选修3第二节杂化轨道理论配合物理论
第2课时杂化轨道理论配合物理论学业要求素养对接1.能运用杂化轨道理论解释和预测简单分子的立体构型。
2.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。
微观探析：运用杂化轨道理论、配合物理论。
模型认知：根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型、根据配合物理论模型解释配合物的某些典型性质。
[知识梳理]一、杂化轨道理论简介1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。
四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。
可表示为C原子的杂化轨道2.杂化轨道的类型与分子立体构型的关系杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目n s 1 1 1 n p 1 2 3杂化轨道数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图立体构型直线形平面三角形正四面体形实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4【自主思考】1.用杂化轨道理论分析CH4的杂化类型和呈正四面体形的原因？提示在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道混杂，形成4个能量相等的sp3杂化轨道，分别与四个氢原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，4个σ键之间作用力相等，键角相等形成正四面体形。
二、配合物理论简介1.配位键(1)概念：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键，即“电子对给予-接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)实例：在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
(3)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫做配体；B是接受电子对的原子。
例如：①NH＋4中的配位键表示为。
人教版高中化学选修三练习：2.2.2 杂化轨道理论与 配合物理论简介
第二课时杂化轨道理论与配合物理论简介A组1.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的立体结构为()A.直线形B.平面正方形C.正四面体形D.正八面体形解析:根据杂化轨道理论,Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3杂化轨道后,其杂化轨道构型一定为正四面体形,又由于Zn2+结合了4个Cl-,孤电子对数为0,所以[ZnCl4]2-的立体结构为正四面体形。
答案:C2.在分子中,羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为()A.sp2杂化;sp2杂化B.sp3杂化;sp3杂化C.sp2杂化;sp3杂化D.sp杂化;sp3杂化解析:羰基上的碳原子共形成3个σ键,为sp2杂化,两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键,为sp3杂化。
答案:C3.下列关于苯分子的性质描述错误的是()A.苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为120°B.苯分子中的碳原子,采取sp2杂化C.苯分子中的碳碳键是介于单键和双键中间的一种特殊类型的键D.苯能使酸性KMnO4溶液褪色解析:苯分子中的碳原子采取sp2杂化,6个碳原子呈平面正六边形结构,键角为120°;在苯分子中间形成一个六电子的大π键,因此苯分子中的碳碳键并不是单双键交替结构,也就不能使酸性KMnO4溶液褪色。
答案:D4.在下列化学反应:①H++OH-H2O;②2H2+O22H2O;③HCl+NH3NH4Cl;④BaCl2+(NH4)2SO4BaSO4↓+2NH4Cl;⑤Fe+Cu2+Cu+Fe2+;⑥NaNH2+H2O NaOH+NH3中,反应时不形成配位键的是()A.①②④⑤⑥B.④⑤⑥C.②④⑤D.②③解析:由结构可知:①②⑤⑥中各物质均不含有配位键,④虽然N中含有配位键,但在反应过程中该离子没有发生变化,故也没有形成新的配位键。
只有③中由于生成铵离子而形成配位键。
答案:A5.配位化合物简称配合物,它的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。
高中化学人教版 选修三 第2章 分子结构与性质 杂化轨道理论
高中化学人教版选修三第2章分子结构与性质杂化轨道理论选择题下列关于杂化轨道的叙述正确的是(? )A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H 原子的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C?H σ键【答案】B【解析】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,不能用来形成π键,故B项正确,A项不正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C项不正确;乙烯分子中的C原子采用sp2杂化,1个碳原子中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C?H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C?C σ键,D项不正确。
选择题对H3O+的说法正确的是(? )A.O原子采取sp2杂化B.O原子采取sp3杂化C.离子中无配位键D.离子中配体为O原子【答案】B【解析】H3O+的中心原子的价层电子对数是4,采取的是sp3杂化,H2O和H+之间形成配位键。
选择题下列烃分子中,每个碳原子的杂化轨道数最多的是(? )A.C6H6B.C2H6C.C2H4D.C2H2【答案】B【解析】苯分子和乙烯分子中的C原子都是采取sp2杂化,生成3个杂化轨道;乙烷分子中的C原子采取sp3杂化,生成4个杂化轨道;乙炔分子的C原子采取sp杂化,生成2个杂化轨道。
选择题鲍林被认为是20世纪对化学科学影响最大的人之一,他也是两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一。
杂化轨道是鲍林为了解释分子的立体构型提出的,下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是(? )A.sp杂化轨道的夹角最大B.sp2杂化轨道的夹角最大C.sp3杂化轨道的夹角最大D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等【答案】A【解析】sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28’、120°、180°。
苏教版高中化学选修3分子构型与物质的性质杂化轨道理论与分子空间构型
第1课时杂化轨道理论与分子空间构型[核心素养发展目标] 1.了解杂化轨道理论，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间构型的影响。
2.通过对杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型的判断方法，建立分子空间构型分析的思维模型。
一、杂化轨道及其理论要点1．试解释CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，可表示为(2)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。
(3)CH4分子的空间构型甲烷分子中的4个C—H键是等同的，C—H键之间的夹角——键角是109.5°，形成正四面体型分子。
2．轨道杂化与杂化轨道(1) 轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。
(2)杂化轨道：重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
(3)轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。
3．杂化轨道的类型杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目n s 1 1 1 n p 1 2 3杂化轨道数目 2 3 4杂化轨道理论的要点(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。
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杂化(如2s、2p)。
(4)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。
(5)杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布。
故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。
例1下列关于杂化轨道的说法错误的是( )A．所有原子轨道都参与杂化形成杂化轨道B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D．杂化轨道中不一定有一个电子答案 A解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A项错误，B项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3)，故D项正确。