2.2_分子的立体结构2(杂化轨道理论)
2.2.3杂化轨道理论简介课件高二化学人教版选择性必修2
杂化轨道理论可用来解释分子的立体结构问题，尤其有助于 《有机化学基础》模块的学习。请指出下列分子中标有“*”的 原子所采取的杂化轨道类型：
H
sp3
①
H
O
sp2 ②
C* C*
H
*
NH2
O*
③ sp3
④ sp3
杂化条件：能量相近
杂化前后轨道数目不变，伸展方向、形状发生变化。
理论要点
杂
杂化轨道只用于形成分子的σ键或用来容纳未参与
第二节 分子的空间结构
第3课时 杂化轨道理论简介
【问题引入】
写出碳、氢原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成 CH4，而不是CH2 ？
C原子 电子排布图 （轨道表示式）
2p 2s
1s
H原子 电子排布图 1s
按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C-H单键都应该是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形 的甲烷分子。
180°
sp2 1个ns和2个np
120°
sp3 1个ns和3个np
109°28′
BeCl2 直线形
BeF3 平面三角形
CH4 正四面体
6、杂化类型判断： 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 杂化轨道数 = 中心原子价层电子对数 = δ键电子对数 + 中心原子孤电子对数
价层电子 对数
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
CH4中的C原子杂化轨道 C：2s22p2
2p
2p
s p3
2s
2s
激发
sp3杂化
有机化学中的杂化轨道和分子轨道理论
有机化学中的杂化轨道和分子轨道理论有机化学是研究有机化合物结构、性质和反应的学科。
在有机化学中，杂化轨道和分子轨道理论扮演着重要的角色，帮助我们理解有机分子的电子结构和化学性质。
本文将介绍杂化轨道和分子轨道理论的基本概念、原理和应用。
一、杂化轨道理论杂化轨道理论是描述原子轨道混合形成杂化轨道的一种理论。
它可以用来解释有机分子的几何形状和化学键的性质。
杂化轨道是由具有不同能量和方向的原子轨道线性组合而成的新轨道。
具体来说，杂化轨道理论主要包含以下几个重要概念：1. 原子轨道的混合：在形成杂化轨道的过程中，原子轨道会发生混合。
例如，sp杂化是指s轨道和p轨道的线性混合，形成新的、方向确定的杂化轨道。
2. 杂化轨道的性质：杂化轨道与混合的原子轨道具有不同的能量和方向。
sp杂化轨道具有线性形状，sp2杂化轨道具有三角形平面形状，sp3杂化轨道具有四面体形状等。
3. 化学键的形成：杂化轨道理论可以解释化学键的形成。
例如，碳原子的sp3杂化轨道能够与其他原子的轨道重叠形成σ键，sp2杂化轨道能够形成σ键和一个π键，sp杂化轨道能够形成两个σ键和两个π键等。
4. 杂化轨道的数量：杂化轨道的数量取决于原子的杂化方式和与之相连的其他原子。
例如，碳原子通过sp3杂化可以形成四个碳-碳σ键，形成一个立体化的分子。
二、分子轨道理论分子轨道理论是描述分子中电子分布的一种理论。
它通过将原子轨道线性组合而成的分子轨道来描述分子的电子结构和性质。
具体来说，分子轨道理论主要包含以下几个重要概念：1. 原子轨道的线性组合：原子轨道通过线性组合形成分子轨道。
通过线性组合，原子轨道可以形成成键轨道和反键轨道，进而解释分子键和反键的形成。
2. 分子轨道能级：分子轨道具有不同的能级，类似于原子轨道的能级。
分子轨道能级的数量与参与形成分子的原子数目有关。
3. σ和π分子轨道：分子轨道可以分为σ和π轨道。
σ轨道是高对称性的轨道，电子分布在分子轴上，而π轨道则是较低对称性的轨道，电子分布在分子平面上。
学案4：2.2.2杂化轨道理论
第2课时杂化轨道理论【学习目标】1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)2．能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。
【知识梳理】1．轨道的杂化与杂化轨道(1)概念：①轨道的杂化：原子内部的原子轨道重新组合形成与原轨道数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：[特别提醒](1)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。
2．杂化轨道类型与分子立体构型的关系[特别提醒]当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构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。
【深度思考】1．已知：NCl3分子的立体构型为三角锥形，则氮原子的杂化方式是什么？2．已知：C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是什么？3．已知：SO3、SO2分子中，S原子上的价层电子对数均为3，则硫原子的杂化方式是什么？【规律方法】判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的立体构型判断：①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生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，则中心原子发生sp杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断：①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化；②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。
2.2分子的空间结构(教学课件)——高二化学人教版(2019)选择性必修2
白磷
60°
正四面体形
分子分类
（4）五原子分子：
109°28”
正四面体形
分子分类
（5）其他分子：书P44
正四面体键角60°
分子分类
（5）其他分子：
椅式 C6H12 比船式 C6H12 稳定
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？
直线形
V形
战
sp3和sp2；N＞C＞H；54；
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？
平面正方形
四、配合物理论简介：
化学键的分类：（1）离子键（2）共价键（包括极性键、非极性键、配位键）（3）金属键配位键同样具有饱和性和方向性。
比如：NH4+、H3O+ 、H2SO4、H3PO4有配位键。4根N-H键的键能、键长完全一样。
SO32-
【规律】
①当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致。②当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
新问题：
为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。
C：2s22p2
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。我们把这种轨道称为 sp3杂化轨道。
血红蛋白CO形成的配合物更稳定
发生CO中毒事故，应首先将病人移至通风处，必要时送医院抢救。
NO中毒原理同CO
叶绿素结构示意图
血红素(Fe2+ )结构示意图
实验2-2 往硫酸铜溶液中逐滴滴入氨水 ，观察现象。并写出实验中发生的反应的离子方程式？
学案7：2.2.2杂化轨道理论
第2课时杂化轨道理论【学习目标】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。
【知识准备】1．基态C原子的电子排布式是，最外层有个未成键电子，只能形成个共价键？2．甲烷的分子模型是空间正四面体，分子中的4个C—H键是等同的，键角是109°28′。
说明什么？【新知预习】杂化轨道理论杂化轨道理论是一种价键理论，是为了解释分子的立体结构提出的。
1．杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子中的若干能量的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做，产生的新轨道叫。
2．杂化轨道类型与空间构型⑴甲烷、水、氨等分子中的sp3杂化轨道形成甲烷分子时，中心碳原子的轨道和3个轨道发生杂化，形成个相同的轨道，即四条相等的杂化轨道。
这些杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道，它们之间的夹角为。
当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子就以这4个杂化轨道分别与4个氢原子的轨道重叠，形成4个键长和键角都相等的C—H 键，因此呈的分子构型。
也可用电子排布图表示：此处中心原子的2s和2p x，2p y，2p z等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条sp3杂化轨道。
H2O和NH3的VSEPR模型跟CH4一样都是，中心原子都采取杂化，但H2O分子中的氧原子的sp3杂化轨道有个是由孤电子对占据，因而H2O分子呈的分子构型；同样NH3分子中的氮原子的sp3杂化轨道有个是由孤电子对占据，故NH3分子呈的分子构型。
⑵sp2杂化轨道BF3分子形成：中心硼原子的轨道和个轨道发生杂化，形成个相同的轨道，它们之间的夹角为。
当硼原子跟3个氟原子结合时，硼原子就以这个杂化轨道分别与3个氟原子的轨道重叠，形成3个键长和键角都相等的B—F 键，因此呈的分子构型。
HCHO、CH2=CH2、SO2分子形成时都采取杂化，都呈的分子构型。
⑶sp杂化轨道:由1个轨道和1个轨道混杂成个相同的轨道，它们之间的夹角为，呈形，如、。
高中化学 第二章 分子结构与性质 2.2.2 杂化轨道理论
促敦市安顿阳光实验学校第2课时杂化轨道理论与配合物理论简介课时训练9 杂化轨道理论与配合物理论简介基础夯实一、杂化轨道理论1.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。
2.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3O+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。
3.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.C2H2C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。
4.鲍林被认为是20对化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3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°。
第二章第二节杂化轨道理论、配位理论
（5） 配合物的应用
a 叶绿素 在生命体中的应用 血红蛋白 酶 含锌的配合物 含锌酶有80多种 维生素B12 钴配合物 在医药中的应用 抗癌药物 配合物与生物固氮 固氮酶 H[AuCl4] 王水溶金 照相技术的定影 在生产生活中的应用 电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6] 镀银工业
b c d
巩固练习
排斥力：孤电子对-孤电子对>孤电子对成键电子对>成键电子对-成键电子对
三、杂化理论简介
4.杂化类型判断：
因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容
纳孤电子对，故有
杂化轨道数=中心原子价层电子对数
=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
杂化类型的判断方法：先确定分子或离子 的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中 心原子的杂化轨道类型。
（2）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；但杂化轨道改变了原子 轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠； （3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故 在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向 不同；
sp杂化轨道的形成过程
z z 180° z z
y x x
D
)
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
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子 的成键情况
C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个 2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正 三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分 别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩 余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂 化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此 肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一 个σ键和一个π键构成。
第二章分子结构与性质第二节分子的立体构型第2课时 杂化轨道理论简介 配合物理论简介(导学案)
第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介▍课标要求▍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离子的构型。
2．能说明简单配合物的成键情况。
要点一杂化轨道理论简介1．来源杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的提出的一种价键理论。
2．轨道杂化与杂化轨道甲烷分子中碳原子杂化形成sp3杂化轨道过程：在形成CH4分子时，碳原子的一个轨道和三个轨道发生混杂，形成四个能量相等的杂化轨道。
四个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。
3．杂化类型与分子构型的关系杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道1个p轨道1个s轨道1个s轨道3个p轨道杂化轨道的数目杂化轨道间的夹角180°空间构型直线形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、苯、乙烯CH4、CCl43要点二配合物理论简介1．配位键(1)概念：成键的一方提供孤电子对(配体)，另一方面提供空轨道而形成的“电子对给予—接受键”，是一类特殊的键。
如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是孤电子对的原子，叫做体；B是孤电子对的原子。
例如：2．配位化合物(1)定义：与某些(称为)以结合形成的化合物，简称配合物。
(2)配合物的形成举例Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋4；Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－；[Cu(NH3)4]2＋＋SO2－4＋H2O=====乙醇[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3溶液颜色3渐溶解，为什么？考点一杂化轨道与分子的构型1．杂化与杂化轨道(1)①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数。
分子的立体构型 杂化轨道
实际例子
氨分子的成键情况
NH 3 ∠HNH = 107ο 18'
2p
sp 3杂化
2s
N原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道， 原子发生SP 杂化生成了四个SP 杂化轨道， 其中的三个分别与三个H原子的S轨道形成三个σ 其中的三个分别与三个H原子的S轨道形成三个σ 原子剩余的一个SP 键； N原子剩余的一个SP3杂化轨道被一对孤对电 子占据。 子占据。
1、sp3杂化
碳原子的轨道杂化： 碳原子的轨道杂化：
轨道表 示式
杂化 2P 2S sp3
3杂化轨道的空间构型： SP 杂化轨道的空间构型：
SP3杂化轨道
正四面体
3杂化 SP
杂化
激发态
杂化态
杂化轨道还认为：在成键过程中， 杂化轨道还认为：在成键过程中，这4个不同的轨 道重新组合成4个能量相等的新轨道，由于是由1 道重新组合成4个能量相等的新轨道，由于是由1个s与 3 轨道组合而成，因而新轨道称作sp 杂化轨道。 3个p轨道组合而成，因而新轨道称作sp 杂化轨道。每 3 一个sp 杂化轨道含1/4s成分和3/4p成分. 1/4s成分和3/4p成分 一个sp 杂化轨道含1/4s成分和3/4p成分.
第二节
分子的立体构型
杂化轨道理论 杂化轨道理论 轨道
【思考】 思考】
甲烷分子的空间构型是什么？ 甲烷分子的空间构型是什么？
甲烷分子中的C原子的电子排布式 甲烷分子中的 原子的电子排布式 是1s22s22p2，只能形成两个共价 键，且键角应该是大约900，而现 且键角应该是大约 在形成四个共价键， 在形成四个共价键，且键角是 109028’，怎么解释？ 怎么解释？
2.sp2杂化 sp2 杂化轨道间的夹角是 杂化轨道间的夹角是120度，分 度 子的几何构型为平面正三角形。 子的几何构型为平面正三角形。
化学人教版(2019)选择性必修2 2.2.3杂化轨道理论(共32张ppt)
第二节 分子的空间结构
第3课时 杂化轨道理论
学习目标
学习目标
1. 认识分子结构以及杂化轨道理论。
2. 分析杂化类型与分子空间结构的关系
素养目标
1.通过认识分子结构以及杂化轨道理论,分析杂化类型与分子空间结构的关系,培养宏观辨识与微观探析
的核心素养。
2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用杂化轨道理论进行解释,培养证据推理与模型认
叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
2.杂化条件：
(1)只有在形成化学键时才能杂化
(2)只有能量相近的轨道间才能杂化
教学过程
3. 杂化轨道的特征：
(1)杂化前后轨道数不变
(2)杂化后的新轨道能量、形状都相同
(3)杂化过程中轨道的方向发生变化
(4) 杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对
4. 常见杂化类型：
如何解决这一矛盾呢？
教学过程
为了解决这一矛盾，1931年由鲍
林等人在价键理论的基础上提出杂化
轨道理论，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。
鲍林
教学过程
一、杂化轨道理论
1.概念： 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
成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，
杂化轨道含一对孤电子对
NH3为三角锥形，类似的还有NF3、PH3等
教学过程
1. sp3 杂化
③ H2O中的O原子sp3杂化（O的价层电子对为4）
O原子的4个sp3杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成2个s-sp3σ键，剩余2个sp3