高中化学 选修三 杂化轨道理论
选修3杂化轨道理论
NH3
试写出实验中发生的两个反应的离 子方程式？
Cu 2+ +2NH3 .H2O
Cu（OH）2 +2 NH4 +
C蓝u色（沉OH淀）2 + 4NH3 . H2O
[Cu(NH3) 4]2+ +2OH—+4H2O 深蓝色溶 液
实验2-3
Fe 3+ +SCN— 硫氰酸根
[Fe (SCN) ]2+ 由于该离子的颜
2s
2p
激发 2s
2p
杂化 正四面体形
C的基态
H
C
H
H
H
激发态
109°28’
sp3 杂化态
1 sp3 杂化
一个s轨道与三个p轨道杂化后，得四个sp3杂化轨道， 每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3/4，它们的空间 取向是四面体结构，相互的键角θ=109º28′
CH4,CCl4
NH3中N也是采取sp3杂化
血红 色
色极似血液，常
被用于电影特技
和魔术表演。
练习书写： 向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式
SP
直线形
SP2
平面三角形
SP3
正四面体形
SP2
V形
SP3
三角锥形
SP3
V形
四 配合物理论简介： 实验2-1
CuSO4 CuCl2.2H2O CuBr2 NaCl
固体颜色 白色 绿色
深褐色 白色
K2SO4 白色
KBr 白色
溶液颜色 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色
思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？
BF3分子形成
人教版化学选修三杂化轨道理论
2p
激发 C
激发态
杂化 sp杂化
2p
C
1个s轨道和1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道
+ - - + 2个sp杂化轨道可形成2个σ键
剩下的两个未参与杂化的p轨道 构型 180° 用于形成π键
直线型 价层电子对数为2的中心原子采 用sp杂化方式
除C原子外，N、O原子均有以上杂化
N、O原子杂化时，因为有孤对电子的存在 称为不等性杂化
正八面体
SF6 SiF62－
2p
2s
2s
激发 C
2p
杂化
sp2 杂化
2p
基态
C
激发态
1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道
+
3个sp2杂化轨道可形成3个σ键
-
+
-
-
剩下的一个未参与杂化
+
的p轨道用于形成π键
构型 120°
正三角型
价层电子对数为3的中心原子
采用sp2杂化方式
③ sp杂化 以C原子为例
2p 2s
基态
2s
当发生sp2杂化时，孤对电子优先参与杂化 单电子所在轨道优先不杂化，以利于形成π键
④ 其它杂化方式
dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化、 sp3d2杂化 例如：sp3d2杂化：SF6
构型：四棱双锥 正八面体
此类杂化一般是金属作为中心原子 用于形成配位化合物
杂化 类型
sp
sp2
第二课时
• 教学目标： • 1、认识杂化轨道理论的要点 • 2、进一步了解有机化合物中碳的成键特征 • 3、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 4．采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学 5．培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力 • 教学重点： • 杂化轨道理论的要点中能量相近的不同种原子轨道 在 成键过程中重新组合，形成一系列能量相等的 新轨道的过程叫杂化。形成的新轨道叫杂化轨 道,用于形成σ键或容纳孤对电子 ② 杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道
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
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。
化学选修三第二章第二节杂化讲解
选修三第二章第2节分子的立体构型三、杂化轨道理论1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。
但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。
同时只有能量相近的原子轨道(如2s,2p等)才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。
杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程。
2、理论要点：①成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道；②参加杂化的原子轨道数= 杂化后的杂化轨道数。
总能量不变；③杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的能量补偿。
3、杂化轨道的种类（1）按参加杂化的轨道分类s－p型：sp杂化、sp2杂化和sp3杂化s－p－d型：sp3d杂化、sp3d2杂化（2）按杂化轨道能量是否一致分类等性杂化，如C 的sp3杂化：4 个sp3杂化轨道能量一致。
形成3个能量相等的sp2杂化轨道，属于等性杂化。
判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。
4、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp3sp2sp sp3d或dsp3sp3d2或d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面体杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。
由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180°时，其排斥力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。
由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
5、用杂化轨道理论解释构型（1）sp杂化BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。
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°。
高中化学选修三 第二章 第二节 第二课时杂化轨道理论配合物理论
1．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 解析：sp、sp2、sp3杂化轨道的夹角分别为180°、 ( )
120°、109°28′。
答案：A
例如：
2．配合物 (1)定义： 金属离子或(原子)与某些 分子或离子 (称 为 配体)以 配位键 结合形成的化合物，简称配合物。
(2)配合物的形成举例。
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管 Cu2＋＋2NH ·H O=== 3 2 蓝色沉 中首先出现 ＋ Cu(OH)2↓＋2NH4 ， 淀 ，氨水过量后沉 Cu(OH)2＋4NH3=== 溶解 淀逐渐 ，滴加 [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ ， 乙醇后析出 深蓝色 2＋ 2－ [Cu(NH ) ] ＋ SO 晶体 3 4 4 ＋ 乙醇 H2O===== [Cu(NH3)4]SO4· H2O↓
C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子 解析：配位键是一方提供孤电子对，一方提供空轨道形 成的一种特殊共价键，配体可以是分子、原子，也可以 是阴离子。 答案：D
[例1]
[双选题]三氯化磷分子中的中心原子以sp3杂化，
下列有关叙述正确的是
A．3个P—Cl键长、键角均相等 B．空间构型为平面三角形
(
)
C．空间构型为正四面体
D．空间构型为三角锥形 [解析] 锥形。 [答案] AD PCl3中P以sp3杂化，有一对孤对电子，结构类似
于NH3分子，3个P—Cl键长，键角均相等，空间构型为三角
分子或离子中中心原子杂化类型的判断 (1)根据分子或离子的立体结构判断，如直线形为sp杂化，
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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
正四面体形 sp3 杂化态
三、杂化轨道理论简介
1.要点: 混杂时保持轨道总数不变 轨道的方向发生改变
2.杂化类型及特点
a SP3杂化 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,夹角109°28’
3个sp2 杂化轨道
1200
4个sp3 杂化轨道
1090 28’
空间 构型
直线
正三角形
正四面体
实
例 BeCl2 , C2H2 BF3 , C2H4 CH4 , CCl4
如何判断一个化合物的中心原子的杂化类 型？
sp3
sp2
sp
3.中心原子杂化类型的判断
★注意：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳 孤对电子
直线形
平面三角形
3．写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂
化类型
sp杂化 sp2杂化
4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键
2个π键
1个π键
巩固练习
1.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 C．BeCl2与BF3
B．CH4与NH3 D．C2H2与C2H4
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
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
代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构
CO2
CH2O
CH4 SO2 NH3 H2O
0+2=2
0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 2+2=4
sp
直线形
sp2
平面三角形
sp3
正四面体
sp2
V形
sp3
三角锥形
sp3
V形
路易斯结构式
分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和
(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O
谢谢观赏！
2020/11/5
22
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，形成一个正 四面体构型的分子。
b SP2杂化 由1个s轨道和2个p轨道混杂并重新组合成3个
能量与形状完全相同的轨道,夹角120°
能否解释乙烯分子的结构?
由1个s轨道和2个p轨道混杂并重新组合成3个 能量与形状完全相同的轨道。未参与杂化的P轨 道，可用于形成π键
c SP杂化 由1个s轨道和1个p轨道混杂并重新组合成2个能 量与形状完全相同的轨道,夹角180°
能否解释乙炔分子的结构?
三种SP杂化轨道的比较
杂化 类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的 原子轨道
1个
s
+
1个p
1个s + 2个p 1个s + 3个p
杂化 轨道数
杂化轨道 间夹角
2个sp 杂化轨道
1800
未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”，
用短横线表示键合电子，用小黑点来表示孤对电子。
例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表
示为：
..
..
H
.. O . . H
H
O . . H
H
N H
HH
C H
C.O . ..
..N N..
科学探究Байду номын сангаас
1、写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式
2．用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体 结构进行预测
高中化学 选修三 杂化轨道 理论
复习回顾
价层电子对互斥模型
中心原子上的孤对电子也要占据空间， 并参与排斥
通常采取对称结构(斥力最小)
应用反馈
化学式
HCN
SO2 NH2－ BF3 H3O+ SiCl4 CHCl3 NH4+ SO42－
中心原子 孤对电子数
0 1 2 0
1 0 0 0 0
中心原子结 合的原子数