杂化轨道理论课件 高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

杂化轨道理论

分子中心原子上价层电子对数分子的空间构形键角CH4?正四面体形4109o28′?价层电子排布式价层电子轨道表达式未成对电子数C???2s2p22s2p↑↓↑↑2个共价键的特征：方向性饱和性一个原子有几个未成对电子，可和几个自旋状态相反电子配对成键原子轨道沿着一定的方向实现最大程度的重叠（头碰头/肩并肩）。【思考】按照价键理论，甲烷的4个C－H单键都应该是σ键。为什么C与H结合形成CH4，而不是CH2？

一、杂化轨道理论简介为了解决这一矛盾，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。成键时，在外界条件影响下，中心原子能量相近(通常是同一能层)的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的原子轨道的过程。1.原子轨道的杂化2.杂化轨道原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫杂化轨道。莱纳斯·卡尔·鲍林（1901年2月28日－1994年8月19日）美国著名化学家，两获诺贝尔奖

杂化轨道理论1.杂化轨道形成及其特点价层电子空轨道杂化轨道吸收能量激发轨道重新组合成对电子中一个能量相近的空轨道能量相近类型不同xyzzxyz

3.杂化轨道作用：形成δ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。4.杂化轨道的类型：发生轨道杂化的原子一定是中心原子。C基态C原子与其他原子形成共价键的杂化类型＊C激发杂化

杂化轨道理论四要点：1.能量相近：①只有在形成化学键时才能杂化②在成键时，同一原子能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道同一能层，能量相近2.数目相同：杂化轨道数=参与杂化的原子轨道数=价层电子对数且杂化后的轨道的能量相同。杂化改变了原子轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加。3.成键能力增强：杂化改变原有轨道形状和伸展方向，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。4.排斥力最小：杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。

当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时——sp3杂化CH4分子中，碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，中心原子C的1个2s轨道和3个2p轨道先会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，即形成4个sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。109°28′

中心原子C的sp3杂化轨道特征：①1个ns轨道与3个np轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。②每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/4s轨道和3/4p轨道的成分。③每两个轨道间的夹角为109o28′，空间构型为正四面体形。xyzxyzzxyzxyz109°28′中心原子4个杂化轨道，彼此远离，斥力最小，能量最低，更稳定sp3sp3sp3sp3109°28′注意：杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，成键时根据最大重叠原理，重叠程度越大，形成的共价键越牢固。

轨道重叠↑↓↑↓↑↓↑↓四个相同的C-Hσ键,呈正四面体形sp3—1s成键sp3杂化态↑↑↑↑sp3sp3sp3sp3H↑1s1H↑1s1H↑1s1H↑1s1CH4分子中，碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，中心原子C的sp3杂化轨道4个氢原子σ键成键H1sH1sH1sH1sCsp3sp3109°28′

xyzCH4原轨道杂化轨道C原子价层电子对数数目形状和方向是否相同成键能力变化4个4个形状和方向都改变了成键能力增强了xyzxyzzxyz109°28′4对1.sp3杂化轨道的总结中心原子的杂化类型与VSEPR模型的关系:杂化轨道数＝价层电子对数＝中心原子孤电子对数+中心原子σ键电子对数sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而得。sp3杂化轨道的夹角为109°28′，呈空间结构为正四面体形(如CH4、CF4、CCl4)

甲烷中的化学键的分析σ键

未参与杂化的p轨道可用于形成π键。sp2sp2杂化spppp第二种类型：sp2杂化xyzzxyzxyzxyz120°②每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有____s轨道和____p轨道成分。①1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成____个sp2杂化轨道。31/32/3③每两个杂化轨道间的夹角为_____，呈__________________。④3个sp2杂化轨道用于形成_____键，未参与杂化的p轨道用于形成π键。120°平面三角形σpsp2sp2sp2

xyzxyzzx