p杂化轨道理论简介1
第2课时 杂化轨道理论简介 配合物理论简介
第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，并能根据杂化轨道理论判断简单分子或者离子的构型。
2.能正确叙述配位键的概念及其形成条件，会分析配位化合物的形成及应用。
3．熟知几种常见的配离子：[Cu(H2O)4]2＋、[Cu(NH3)4]2＋、[Fe(SCN)n](3－n)＋、[Ag(NH3)2]＋等的颜色及性质。
杂化轨道理论简介1．轨道的杂化与杂化轨道(1)概念①轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。
②杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。
(2)杂化轨道类型杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目 2 3 4①在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(n s，n p)发生杂化，双原子分子中，不存在杂化过程。
②杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。
③杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。
④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，且杂化轨道之间要满足最小排斥原理。
2．杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化类型sp sp2sp3杂化轨道间的夹角180°120°109°28′分子立体构型名称直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、HCHO CH4、CCl4型与杂化轨道的形状有所区别。
如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈V形，氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。
3．杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型下面为几种常见分子的杂化类型、VSEPR模型与分子构型的对应关系。
杂化轨道理论简介课件
本ppt课件介绍杂化轨道理论的基本概念和重要性，包括杂化轨道的形成条件 和特点，以及在化学中的实际应用。通过本课件，你将理解杂化轨道的意义 和其在分子构型预测和反应活性中的关键作用。
杂化轨道的定义和作用
1 定义
杂化轨道是原子轨道的线性组合，用于描述 分子中电子分布的形态。
sp3 杂化轨道的形成和特点
1 形成
一个s轨道和三个p轨道线性组合。
2 特点
形成四个等能量的sp3杂化轨道，角度为109.5°。
sp3 d杂化轨道的形成和特点
1 形成
一个s轨道，三个p轨道和一个d轨道线性组合。
2 特点
形成五个等能量的sp3d杂化轨道，角度为90°和120°。
sp3 d2 杂化轨道的形成和特点
杂化轨道的重叠形成了共价键。
2 杂化轨道形成共价键角
杂化轨道的角度决定了分子的形状。
2 作用
杂化轨道确定了分子的几何形状和化学性质。
s、p、d杂化轨道的形成条件
1 s轨道
只需一个原子轨道即可。
2 p轨道
需要一个s轨道和两个p轨 道。
3 d轨道
需要一个s轨道，三个p轨 道和五个d轨道。
sp杂化轨道的形成和特点
1 形成
一个s轨道和一个p轨道线性组合。
2 特点
形成两个等能量的sp杂化轨道，角度为180°。
1 形成
2 特点
一个s轨道，三个p轨道和两个d轨道线性组合。
形成六个等能量的sp3d2杂化轨道，角度为 90°。
杂化轨道理论的实际应用
1 分子构型的预测
杂化轨道性
杂化轨道理论可解释分子的反应活性和化学性质。
杂化轨道与化学键的关系
1 杂化轨道形成了化学键
杂化轨道理论在无机化学中的应用
杂化轨道理论在无机化学中的应用杂化轨道理论是无机化学中的重要理论之一，它描述了原子核周围的电子在形成化学键时如何重新组合其轨道。
本文将探讨杂化轨道理论在无机化学中的应用，并就其在配位化合物、晶体结构和反应机制等方面进行具体分析。
1. 杂化轨道理论简介杂化轨道理论最早由保罗·迪拉克提出，旨在解释化学键的形成和分子的几何结构。
该理论认为，原子核周围的电子通过重新组合其自身的轨道，形成能够在化学键形成中发挥作用的新轨道，即杂化轨道。
杂化轨道可以分为sp、sp2和sp3等不同类型，每种类型对应于不同的轨道重叠方式和几何结构。
2. 杂化轨道理论在配位化合物中的应用配位化合物是无机化学中的重要研究对象，杂化轨道理论在解释其结构和性质方面发挥着关键作用。
以d轨道杂化为例，过渡金属离子的d轨道可以与配位体的p轨道重叠形成配位键。
通过杂化轨道理论，我们可以预测配位化合物的几何构型、配位键的强度和配位体的配位方式。
3. 杂化轨道理论在晶体结构中的应用晶体结构是无机化合物中的另一个重要方面，杂化轨道理论可以解释晶体中的离子排列和离子键的形成。
根据杂化轨道理论，由s轨道和p轨道杂化而来的sp3杂化轨道可以形成简单离子键，从而解释晶体中的离子排列；而由d轨道和p轨道杂化而来的杂化轨道则可以形成复杂离子键，使得晶体结构具有更复杂的几何形态。
4. 杂化轨道理论在反应机制中的应用杂化轨道理论不仅可以解释化学键的形成和结构，还可以揭示化学反应的机制。
例如，在配位反应中，原有的配体与金属离子的配位键断裂，新的配体与金属离子形成配位键。
通过杂化轨道理论，我们可以分析和预测反应中的中间体和过渡态，并进一步理解反应机制。
综上所述，杂化轨道理论在无机化学中的应用非常广泛，无论是在配位化合物、晶体结构还是反应机制的研究中，都发挥着重要作用。
杂化轨道理论的应用不仅能够帮助我们理解无机化学现象的本质，还对材料科学和催化化学等领域的发展具有重要意义。
分子的立体构型之杂化轨道理论
杂化轨道理论为了更好地解释多原子分子的实际空间构型和性质，1931年鲍林和斯莱脱(Slater)在电子配对理论的基础上，提出了杂化轨道理论(hybrid orbital theory)，丰富和发展了现代价键理论。
1、杂化轨道理论的基本要点原子在形成分子时，为了增强成键能力，同一原子中能量相近的不同类型（s、p、d…）的几个原子轨道可以相互叠加进行重新组合，形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道。
这种原子轨道重新组合的过程称为原子轨道的杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。
注意：①、只有在形成分子的过程中，中心原子能量相近的原子轨道才能进行杂化，孤立的原子不可能发生杂化。
②、只有能量相近的轨道才能互相杂化。
常见的有：ns、np 、nd；(n-1)d 、ns、np；③、杂化前后，总能量不变。
但杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力增强，形成的化学键的键能大。
这是由于杂化后轨道的形状发生了变化，电子云分布集中在某一方向上，成键时轨道重叠程度增大，成键能力增强。
④、杂化所形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的数目，亦即杂化前后，原子轨道的总数不变。
⑤、杂化轨道的空间构型取决于中心原子的杂化类型。
不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同，即一定数目和一定类型的原子轨道间杂化所得到的杂化轨道具有确定的空间几何构型，由此形成的共价键和共价分子相应地具有确定的几何构型。
☆什么叫杂化？同一原子的能量相近的原有的原子轨道“混杂”起来，重新组合形成新轨道的过程，叫做杂化。
☆什么叫杂化轨道？新组合的原子轨道叫做杂化轨道。
☆为什么要杂化？杂化轨道形成的化学键的强度更大，体系的能量更低。
☆杂化的动力：受周围原子的影响。
☆为什么杂化后成键，体系的能量降低？杂化轨道在一个方向上更集中，便于轨道最大重叠。
☆杂化轨道的构型决定了分子的几何构型：杂化轨道有利于形成σ键，但不能形成π键。
高中化学 选择性必修2 第二章 第二节 第3课时 杂化轨道理论
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1.杂化轨道的类型
(1)sp3杂化轨道——正四面体形
sp3杂化轨道是由 1个 ns轨道和
3个 np轨道杂化而成，每个sp3
杂化轨道都含有
1 4s
和
3 4p
的成
分，sp3杂化轨道间的夹角为
109°28′ ，空间结构为正四面
体形。如右图所示。
(2)sp2杂化轨道——平面三角形 sp2杂化轨道是由 1个 ns轨道和 2个 np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道
4.下列有关甲醛(HCHO)分子的说法正确的是
①C原子采取sp杂化 ②甲醛分子为三角锥形结构
③C原子采取sp2杂化 ④甲醛分子为平面三角形结构
A.①②
√C.③④
B.②③ D.①④
5.在BrCH==CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是
A.sp-p
√C.sp2-p
B.sp2-s D.sp3-p
12 含有 3s 和 3p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如 下图所示。
(3)sp杂化——直线形
sp杂化轨道是由 1个 ns轨道和 1个 np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含
有
1 2s
和12p
的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。
2.杂化轨道类型与分子空间结构的关系 (1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道 的空间结构相同。
中心原子 中心原子孤 ABn型分子 杂化类型 电子对数 空间结构
实例
AB2
sp2
1
_V_形__
SO2
AB3 sp3
AB2或(B2A)
1
_三__角__锥__形__ NH3、PCl3、NF3、
杂化轨道理论
杂化轨道理论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重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。
1基本介绍杂化轨道理论（hybrid orbital theory)是1931年由鲍林(Pauling L)等人在价键理论的基础上提出，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。
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能级中，具有能量较低的能级的一个或多个电子会激发而变为激发态，进入能量较高的能级中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多个能量较高的能级。
此时，这一个或多个原来处于较低能量的能级的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的能级中的电子相同。
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。
用化学语言讲，杂化轨道理论从电子具有波动性、波可以叠加的观点出发，认为一个原子和其他原子形成分子时，中心电子所用的电子轨道不是原来纯粹的s轨道或p轨道，而是若干不同类型、能量相近的电子轨道经叠加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向，组成了同等数目的能量完全相同的新的电子轨道——杂化轨道，以满足化学结合的需要。
这一过程称为电子轨道的杂化。
2基本要点只有最外电子层中不同能级中的电子可以进行轨道杂化，且在第一层的两个电子不参与反应。
不同能级中的电子在进行轨道杂化时，电子会从能量低的层跃迁到能量高的层，并且杂化以后的各电子轨道能量相等又高于原来的能量较低的能级的能量而低于原来能量较高的能级的能量。
当然的，有几个原子轨道参加杂化，杂化后就生成几个杂化轨道。
杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理。
杂化后的电子轨道与原来相比在角度分布上更加集中，从而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更加牢固。
杂化的原理是什么
杂化的原理是什么杂化（hybridization）是有机化学中的一个重要概念，在描述分子结构以及其化学性质时具有重要的意义。
它是指原子轨道在相互作用下重新分配电子，形成新的、与原子不同的、具有不同能级的杂化轨道的过程。
本文将从分子轨道理论和杂化轨道的种类两个方面对杂化进行探讨。
一、分子轨道理论根据量子力学理论，原子中的电子存在于一些离散能级中，每个能级可以容纳若干个电子。
然而，当不同原子的电子相互接触时，它们需要重新排列以在分子中稳定存在。
此时，电子将被分配在新的轨道中，被称为分子轨道（MO）。
在这一过程中，原子内某些原子轨道会经过杂化，形成能够与其他原子轨道杂交的分子轨道。
这些分子轨道具有较大的扩展性和灵活性，并且是描述分子结构和化学性质的有力工具。
分子轨道可以通过线性组合原子轨道（LCAO）理论进行解释。
LCAO理论指出，分子轨道是原子轨道的线性组合，电子由各个原子轨道贡献一部分，形成新的分子总波函数。
在这个过程中，原子轨道的形状和大小都会改变。
通过调整线性组合中原子轨道的贡献和系数，可以形成各种不同的分子轨道，以适应不同的化学环境和化学反应。
二、杂化轨道的类型根据杂化原子中的轨道类型和数量的不同，可以形成不同类型的杂化轨道。
1. sp杂化轨道sp杂化轨道是指一个原子的一个s轨道和一个p轨道杂化的结果，形成两个新的、等能的杂化轨道。
这种轨道常用于碳的四价化合物，例如甲烷。
在这里，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道参与杂化，形成四个与氢原子键合的sp3杂化轨道。
2. sp2杂化轨道sp2杂化轨道是指一个原子的一个s轨道和两个p轨道杂化的结果，形成三个新的、等能的杂化轨道。
这种轨道常用于碳的三价化合物，例如乙烯。
在这里，碳原子的一个2s轨道和两个2p轨道参与杂化，形成三个与碳原子平面共面的sp2杂化轨道。
3. sp3d杂化轨道sp3d杂化轨道是指一个原子的一个s轨道、三个p轨道和一个d轨道杂化的结果，形成五个新的、等能的杂化轨道。
分子的立体结构(杂化轨道理论)
01
02
03
04
sp杂化
一个s轨道和一个p轨道杂化 ，形成两个sp杂化轨道，形
状为直线型。
sp2杂化
一个s轨道和两个p轨道杂化 ，形成三个sp2杂化轨道，形
状为平面三角形。
sp3杂化
一个s轨道和三个p轨道杂化 ，形成四个sp3杂化轨道，形
状为正四面体型。
其他杂化类型
如dsp2、d2sp3等，涉及d轨 道的参与，形成更复杂的分子
指导新材料的设计和合成
通过研究杂化轨道理论，可以深入了解 分子中原子间的相互作用和电子排布规 律，从而揭示分子立体结构的本质。
通过调控分子的立体结构，可以设计 和合成具有特定功能的新材料，如催 化剂、药物、光电材料等。
预测和解释分子的性质
基于杂化轨道理论，可以预测和解释 分子的几何构型、键长、键角以及分 子的物理和化学性质。
预测反应活性
通过了解分子的电子云分布和键能，可以预测分子在化学反应中的 活性和选择性。
指导新材料设计
杂化轨道理论为设计具有特定功能和性质的新材料提供了理论指导。
研究成果与不足
成果
杂化轨道理论在解释和预测分子 的立体结构方面取得了显著成果 ，成功应用于多种有机和无机化 合物的结构和性质研究。
不足
对于某些复杂体系，如过渡金属 化合物和生物大分子，杂化轨道 理论的解释力有限，需要进一步 完善和发展。
分子的立体结构杂化轨道理论
contents
目录
• 引言 • 杂化轨道理论基础 • 分子的立体构型与杂化轨道 • 杂化轨道理论与化学键性质 • 杂化轨道理论与化学反应性 • 总结与展望
01 引言
分子的立体结构概述
分子立体结构的定义
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+
2015-3-1
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型的关系
杂化类型
参加杂化的轨道
sp s+p 2
sp2 s+(2)p 3
sp3 s+(3)p 4
杂化轨道数
杂化轨道间的 夹角
电子对的空间构型
180
直线形
120
平面三角形
109 28
。
′
'
（VSEPR模型）
正四面体
实 例 分子空间构型
BeCl2
中心原子杂化轨道类型
VSEPR模型
直线形 平面三角形 四面体 三角双锥
sp sp2
sp3
sp3d sp3d2
八面体
课堂练习
例1、计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表
物质
价电 子对 数
中心原 子杂化 轨道类型
电子对的空间 构型
（VSEPR模型）
轨道 夹角
分子空 间构型
键角
气态 BeCl2
2015-3-1 ２００９－２－２７
不等性sp3杂化
NH3 HNH 107ο 18'
N：2s22p3 2p 2s
sp3杂化
H 2O
HOH 104 30
ο
'
O：2s22p4
2p 2s
sp 杂化
3
sp
3
课堂练习5
分
子 SiCl4 CS2 BF3 PCl3 OF2 SO2
中心原 电子对的空间 中心原子 分子的空 子的价 排布 的孤对电 间构型 电子对 （VSEPR型） 子对 数
思考
1、写出碳原子的核外电子排布图； 2、思考为什么碳原子与氢原子结合形成 CH4，而不是CH2 ？
碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到2P 空轨道上，使碳原子具有四个单电子， 因此碳原子与氢原子结合生成CH4。
思考
如果C原子就以１个２Ｓ轨道的单 电子和 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？
180°
2
2
sp
sp
直线形
直线形
180°
CO2
直线形 180° 直线形 180°
平面三角形 120° 平面三 角形 平面三角形
BF3
3
3
sp2
sp2
120°
119.5°
SO2
120° V形
物质
价电 子对数
电子对的 中心原 空间构型 子杂化 （VSEPR 轨道类 模型） 型
轨道 夹角
。Байду номын сангаас′
分子空 间构型
（1）sp3杂化
（2）要点：
基态 原子
2015-3-1
激发态 原子
1个S轨 道和3个 P轨道
混杂
4个相同的 SP3杂化轨道
2. sp杂化：同一原子中1个s轨道与1个p轨道 杂化形成2个sp杂化轨道。每个杂化轨道的s 成分为1/2，p成分为1/2，杂化轨道之间的夹 角为180度。
例：4Be 2p
2s
sp杂化
sp 两个sp杂化轨道
2p
其他例子： CO2、HC≡CH
2015-3-1
3.sp2杂化：一个s轨道与两个p轨道杂化，得三个sp2 杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/3，p成分为2/3， 三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º
例：BF3中B的电子构型:1s22s22p1
sp2杂化
中心原子 的杂化轨 道类型
4 2 3 4
正四面体 直线
平面三角形
0
正四面体
SP3
0
0
直线
SP
平面三角形 SP2
正四面体
正四面体
1
2
三角锥
V形 V形
SP3
SP3
4
3
平面三角形
1
SP2
规律2：
通过看中心原子有没有形成双键或三键来 判断中心原子的杂化类型。
（1）如果有1个三键或两个双键，则其中 有2个π键，用去2个P轨道，形成的是SP杂化； （2）如果有1个双键则其中必有1个π键， 用去1个P轨道，形成的是SP2杂化； （3）如果全部是单键，一般形成SP3杂化。
规律3:
根据中心原子的VSEPR模型判定
NH3
H2O
2015-3-1
2+2=4
sp3
V形
例1：写出下列分子的中心原子可能采用 的杂化轨道类型，并预测分子的几何构 型。 (1) PCl3 (2)BCl3
2015-3-1
例2：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 例3：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．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
这与CH４分子的实际情况是否吻合？
为了解释像甲烷等分子的立体结构 美国化学家鲍林提出了杂化轨道理论
一、杂化轨道理论
基本要点：
①、成键时能级相近的价电子轨道混合杂化， 形成新的价电子轨道 — 杂化轨道。 ②、杂化前后轨道数目不变。 ③、杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
杂化过程：
激发
杂化 轨道重叠
三、杂化轨道理论简介
C H H
石墨晶体
苯的结构
sp2杂化
sp2杂化
思考、讨论
例 2 、 NH 、 H O 分子中键角 107 °18′、 3 2 。 ′ 104 5 与109°28′相差不大，由此可推测， N、O原子的原子轨道可能采取何种类型杂 化？原子轨道间夹角小于109°28′，可能 说明了什么问题？
斥力顺序: 孤对-孤对 ＞孤对-键对 ＞ 键对-键对
BF3
BCl3
CH 4 SiCl4
NH 3
PH3
H 2O
H2S
直线形
2015-3-1 价层电子对数
三角形
四面体 三角锥
V型
2
3
4
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：
代表物
CO2 CH2O CH4 SO2
杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 价层电子对数
0+2=2 0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 sp sp2 sp3 sp2 sp3 直线形 平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形
键角
CH4
4 4 4 4
sp3 sp3 sp3
四面体 四面体
109 28 正四面体
。 ′
109 28
。
′
NH4+
H2O NH3
109 28 正四面体 109。28′
。 ′
四面体 109 28
。
V形
104 5
。
。
′
sp3 sp3
四面体 109 28 三角锥形 四面体
′
107 3
′
PCl3
4
三角锥形 107。3′ 109 28
2015-3-1
判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：
规律1： 依据分子或离子中心原子的价层电子对
（1）、 当中心原子的价层电子对数为4时，
其杂化类型为SP3杂化; （2）、当中心原子的价层电子对数为3时， 其杂化类型为SP2杂化; （3）、当中心原子的价层电子对数为2时， 其杂化类型为SP杂化。 （4）、当中心原子的价层电子对数为5时， 其杂化类型为SP3d杂化。 （5）、当中心原子的价层电子对数为6时 其杂化类型为SP3d2杂化。
。 ′
例3、试用杂化轨道理论分析乙烯和 乙炔分子的成键情况
例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道 理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
乙烯中碳以sp2 杂化，C=C中一 个σ和一个π
乙炔中碳以sp杂 化，C=C中一个 σ和两个π
例4：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
H C H C
H
C
C H C
概念学习
1.等性杂化
杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的 比例相等，能量完全相同，这种杂化称为等性杂化。通常 ，若参与杂化的原子轨道都含有单电子或都是空轨道，其 杂化是等性的。如BeCl2、BF3和CH4分子中的中心原子 分别为sp、sp2和sp3等性杂化。
2.不等性杂化
杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的 比例不相等而能量不完全相同，这种杂化称为不等性杂化 。通常，若参与杂化的原子轨道中，有的已被孤对电子占 据，其杂化是不等性的。如NH3分子中N原子的 sp3不等 性杂化。