课程目标
1．了解杂化轨道理论的基本内容。
2．能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的空间构型。 图说考点
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基 础 知 识
[新知预习]
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______轨道和三个______轨道发生混杂,形成四个能量相同、方向不同的______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—Hσ键是等同的。可表示为
2．杂化轨道的类型与分子立体构型的关系
杂化类型 | sp | sp2 | sp3 |
参与杂化的原 | | | |
子轨道及数目 | ns | ________ | ________ | ________ |
np | ________ | ________ | ________ | 社会学三大奠基人
杂化轨道数目 | ________ | ________ | ________ |
杂化轨道 | | | |
间的夹角 | ________ | ________ | ________ |
杂化轨道示意图 | | | |
立体构型 | ________ | nmda受体拮抗剂________ | ________ |
实例 | BeCl2、CO2 | BCl3、BF3 | CF4、SiCl4 |
法 | | | | |
[即时性自测]
1．判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。( )
(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。( )
(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形。( )
(4)凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( )
(5)根据中心原子的价层电子对数,一般可以确定其杂化方式以及VSEPR模型。( )
2．下列分子的键角为109°28′的是( )
A．CCl4 B．NH3
C．H2O D．P4
3．下列分子的立体构型,可以用sp杂化方式解释的是( )
A．HCl B．BeCl2
C．BCl3 D．CCl4
4．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
技 能 素 养
提升点 杂化轨道理论及其应用
[例] 完成下表中的空白
粒子 | 中心原子 价层电子对数 | 中心原子杂 化轨道类型 | VSEPR模型 | 空间结构 |
N | | | | |
COS | | | | |
SF2 | | | | |
AlF3 | | | | |
NH | | | | |
SOCl2 | | | | |
IO | | | | |
| | | | |
价层电子对数与杂化轨道数相等
[提升] (多选)下列各组微粒中,中心原子杂化轨道类型相同的是( )
A．H2S与OF2 B．NCl3与BCl3
C．PCl3与H2O2 D．COCl2与SOF2
[关键能力]
杂化轨道理论及其应用
1．杂化轨道理论的要点
(1)形成分子时,通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。但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。
(2)原子在成键时,同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
(3)一般说来,中心原子有几个轨道参与杂化,就会形成几个能量相同的杂化轨道,就能形成几个共价键,形成对应的分子构型。但如果分子中存在孤对电子,分子构型会发生变化,如H2O、NH3等。
(4)sp1杂化和sp2杂化的两种形式中,原子还有未参与杂化的p轨道,可用于形成π键,而杂化轨道只能用于形成σ键,或者用来容纳未参与成键的孤对电子。
2．杂化轨道类型
(1)sp3杂化：同一个原子中能量相近的一个ns轨道与三个np轨道进行混合重新组四个新的原子轨道,即sp3杂化轨道。如CH4分子中sp3杂化轨道形成示意图：
(2)sp2杂化：同一个原子中能量相近的一个ns轨道与两个食用菌论坛np轨道进行杂化组合成三个新的sp2杂化轨道。如C2H4分子中sp2杂化轨道形成示意图：
(3) sp1杂化：同一个原子中能量相近的一个ns轨道与一个np轨道进行杂化组合成两个新的sp1杂化轨道。如C2H2分子中sp1杂化轨道形成示意图：
3.用杂化轨道理论解释典型分子的空间构型
(1)NH3分子的空间构型
在形成NH3分子时,氮原子的2s和2p原子轨道发生了sp3杂化,形成四个sp3杂化轨道,但NH3分子中只有三个轨道中的未成对电子分别与H原子的1s电子形成σ键,另一个轨道中有一对孤对电子,不能再与H原子形成σ键,但孤对电子对成键电子对有较强的排斥作用,使三个N—H键键角变小(键角为107.3°),四川的眼泪所以氨分子的空间构型为三角锥形。
(2) BF3分子的空间构型
B原子的电子排布为1s22s22p1,在形成BF3分子时,B原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中,使B原子的电子排布变为1s22s12p2p。B原子的2s和两个2p轨道发生了sp2杂化,组合成三个sp2杂化轨道,协同设计系统B原子的三个sp2杂化轨道分别与F原子的一个2p轨道重叠形成三个sp2p σ键。由于三个sp2杂化轨道在同一平面上,而且夹角是120°,所以BF3分子具有平面三角形结构。
(3)BeCl2分子的空间构型
Be原子的电子排布为1s22s2,在形成BeCl2分子时,Be原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中,经过杂化形成两个sp1杂化轨道,与Cl原子中的3p轨道重叠形成两个sp1pσ键。由于杂化轨道的夹角是180°,所以形成的BeCl2分子的空间构型是直线形。
s－p杂化轨道和简单分子几何构型的关系
形成性自评
1.下列关于杂化轨道的说法错误的是( )
A.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
B.轨道数目杂化前后可以相等,也可以不等
C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D.CH4分子中两个sp3杂化轨道的夹角为109°28′
2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A.C2H2与C2H4 B．CO2与SO2
C.CH4与NH3 D．BeCl2与BF3
3.下列对乙烯分子中化学键的分析正确的是( )
