2.2 课时1 杂化轨道理论 课件 (共20张PPT) 2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

(课件网) 杂化轨道理论 1.了解杂化轨道理论的要点和类型； 2.能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离子的空间结构。 质疑———甲烷分子的空间结构 ↑ 1s1 H 2s2 2p2 ↑↓ ↑ ↑ C 碳原子只有两个未成对的 2p 电子。若碳原子与氢原子结合，则应形成 CH2；即使碳原子的一个 2s 电子受外界条件影响跃迁到 2p 空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，它与四个氢原子形成的分子也不应当是规则的正四面体形结构。 那么，甲烷分子的正四面体形结构是怎样形成的呢？ 杂化轨道理论 莱纳斯·卡尔·鲍林 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。 原子轨道的杂化———甲烷的形成 2s 2p 激发 2s 2p 基态碳原子价电子排布 杂化 四个原子轨道 四个sp3原子轨道 sp3 四个sp3原子轨道 sp3 杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新的原子轨道。 sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而成，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′。 (1)能量相近：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。 (2)数目不变：形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。 (3)成键能力增强：杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子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。 杂化轨道理论四要点 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—sp3 σ键，形成一个正四面体构型的分子。 甲烷分子中的共价键 甲烷分子的球棍模型 甲烷分子的填充模型 1.sp3杂化轨道———甲烷的形成 (2) sp2杂化轨道———乙烯的形成 2s 2p 激发 2s 2p sp2 基态碳原子价电子排布 杂化 一个s轨道和二个p轨道杂化,产生三个等同的sp2杂化轨道，sp2杂化轨道间夹角120°，呈平面三角形。 2p 四个原子轨道 三个sp2原子轨道 乙烯分子中两个碳原子个以一个sp2杂化轨道重叠形成一个σ键，同时以p轨道重叠形成一个π键，每个碳原子都以另外两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个σ键。 乙烯分子的球棍模型 乙烯分子的填充模型 乙烯分子中的共价键 (3) sp杂化轨道———乙炔的形成 2s 2p 激发 2s 2p sp 基态碳原子价电子排布 杂化 2p 四个原子轨道 两个sp原子轨道 一个s轨道和一个p轨道杂化，产生两个等同的sp杂化轨道，sp杂化轨道间夹角180°，呈直线形。 乙炔分子中两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp—sp σ键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp—s σ键，每个原子的两个p轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的p—p π键，形成乙炔分子。 乙炔分子的球棍模型 乙炔分子的填充模型 乙炔分子中的共价键 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 一个ns和一个np 一个ns和两个np 一个ns和三个np 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道示意图 实例 C2H2 C2H4 CH4 分子结构示意图 分子的空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 【联想·质疑】通过化学必修课程的学习，你已知道苯分子(C6H6)的结构简式为。从结构简式来看，苯分子好像具有双键，苯应当具有类似于乙烯的化学性质，能使酸性KMnO4溶液褪色或使溴的四氯化碳溶液褪色，但实验事实并非如此。那么，苯为什么不能使酸性KMnO4溶液或溴的四氯化碳溶液褪色呢？苯分子中究竟存在怎样的化学键呢？ 苯分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，每个碳原子的两个杂化轨道分别与临近的两个碳原子的杂化轨道形成6个C—C σ键，组成正六边形环。每个碳原子的另一个杂化轨道与氢原子的1s轨道形成π键，每个碳原子剩余的未杂化的p轨道肩并肩形成大π ... ...