第2课时 杂化轨道理论 [课程标准] 1.了解杂化轨道理论的基本内容。 2.能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 任务一 杂化轨道理论 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发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化(双原子分子中，不存在杂化过程)。例如sp杂化、sp2杂化的过程如下： 问题1：写出甲烷中碳原子的价层电子排布式，这些价层电子的能量是否相同？ 问题2：已知CH4和NH3的中心原子杂化方式均为sp3，但杂化方式不尽相同，其杂化方式分别如下所示： 试分析H2O的中心原子O原子的杂化方式，并用杂化轨道理论解释CH4、NH3、H2O的空间结构。 提示：问题1：2s22p2，这些价层电子的能量不完全相同，2s电子与2p电子的能量不同。 问题2：H2O的中心原子O原子的杂化方式： 因为CH4、NH3、H2O分子中中心原子都有4个杂化轨道，故杂化轨道的空间结构都为四面体形。不同的是CH4分子中4个sp3杂化轨道与4个H原子的1s轨道形成完全相同的共价键，故为正四面体形；在NH3分子中，由于N原子上有1个sp3杂化轨道中是成对电子，N原子只有3个sp3杂化轨道与3个H原子的1s轨道形成完全相同的共价键，故为三角锥形；H2O分子中O原子的sp3杂化轨道中2个杂化轨道中是成对电子，另2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，故为V形的空间结构。 杂化轨道理论是一种价键理论，是化学家鲍林为了解释分子的空间结构提出的。 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。 2．轨道杂化与杂化轨道 1．正误判断，错误的说明原因。 (1)同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化。 答案：正确。 (2)杂化轨道能量集中，有利于牢固成键。 答案：正确。 (3)杂化轨道中不一定有电子。 答案：正确。 (4)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。 答案：正确。 2．填写下表： 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O 答案： 0＋2＝2 sp 0＋3＝3 sp2 0＋4＝4 sp3 1＋2＝3 sp2 1＋3＝4 sp3 2＋2＝4 sp3 任务二 杂化轨道类型及其空间结构 “达芦那韦”是抗击病毒潜在用药，合成“达芦那韦”的部分路线如图所示： 问题1：判断A分子中碳原子的杂化轨道类型，并分析分子中所有原子能否共平面。 问题2：判断B、C分子中碳、氮原子的杂化轨道类型。 问题3：判断NaBH4中阴离子BH的空间结构及B原子的杂化轨道类型。 提示：问题1：A分子中碳原子采取sp2杂化；苯环和—CHO都是平面形结构，单键可以旋转，故所有原子可能共平面。 问题2：B分子中碳原子采取sp2、sp3杂化，氮原子采取sp2杂化；C分子中碳原子采取sp2、sp3杂化，氮原子采取sp3杂化。 问题3：正四面体形；sp3杂化。 1．sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，立体结构为正四面体形。其杂化过程如下图所示： 2．sp2杂化轨道 sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角是120°，呈平面三角形，其杂化过程如下图所示： 3．sp杂化轨道 sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，sp杂化轨道间的夹角是180°，呈直线形，其杂化过程如下图所示： 4．VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 VSEPR 模型 VSEPR 模型名称 直线形 平面 三角形 平面 三角形 四面体 四面体 正四 面体 中心原子 的杂化轨 道类型 sp sp2 sp2 sp3 sp3 sp3 典例 CO2 SO2 SO3 H2O NH3 CH4 1．正误判断，错误的说明原因。 (1)PCl3分子是三角锥形，这是因为P原子是以sp2杂 ... ...
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