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1、第2课时杂化轨道理论、配合物理论探究1杂化轨道理论研读教材·自主认知1.杂化轨道理论:相近相等相同等于形状方向增强2.杂化轨道类型及空间构型:杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目_______________________________________杂化轨道的数目______杂化轨道的夹角______________________杂化轨道的空间构型_____________________________杂化轨道示意图1个ns和1个np1个ns和2个np1个ns和3个np234180°120°109°28′直线形平面三角形正四面体形
2、杂化类型spsp2sp3实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子构型_____________________________直线形平面三角形正四面体形3.杂化轨道与共价键的类型。杂化轨道只能形成___键或_____________________________,不能形成___键;未参与杂化的p轨道可用于形成___键。σ用来容纳未参与成键的孤电子对ππ合作探究·核心归纳仔细观察上面关于碳原子的三种杂化轨道图示,回答下列问题:1.2s轨道与3p轨道能否形成杂化轨道?提示:不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级组,能量相
3、差较大。2.原子轨道杂化后,数量和能量有什么变化?提示:杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同,杂化后,形成的一组杂化轨道能量相同。3.用杂化轨道理论探究CH4的中心原子的杂化类型。提示: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氢原子的1s轨道重叠成键形成甲烷分子,所以四个C—H键是等同的。可表示为4.用杂化轨道理论探究NH3呈三角锥形的原因。提示:NH3分子中的氮原子价电子排布图为,1个2s轨道与3个2p轨道杂化后,形成4个sp3
4、杂化轨道,其中3个杂化轨道中是单电子,分别与3个氢原子形成σ键,1个杂化轨道中是成对电子,不形成共价键。sp3杂化轨道应为正四面体构型,但由于孤电子对不形成化学键,故NH3分子为三角锥形。5.CO2和SO2都是三原子分子,为什么它们的立体构型不同?试用杂化轨道理论解释。提示:①CO2分子中的中心原子碳原子采用的是sp杂化,2个杂化轨道以碳原子为中点,呈直线形分布,分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键,键角为180°,分子呈直线形;②SO2分子中的中心原子硫原子采用的是sp2杂化,3个杂化轨道以硫原子为中心,呈平面三角形分布,其中1个轨道中是孤电子对,另2
5、个轨道中的未成对电子,分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键,分子呈V形,由于孤电子对的排斥作用,使键角小于120°。6.为什么CH4、NH3、H2O的中心原子均为sp3杂化,但键角却分别为109°28′、107°、105°?提示:因为CH4分子的中心原子碳原子上无孤电子对,4个σ键伸向正四面体的4个顶点,键角为109°28′,NH3分子中氮原子上有一对孤电子对,孤电子对对另外三个σ键产生排斥作用,使三个σ键的键角变小,同理,H2O分子中的氧原子上有2对孤电子对,对σ键排斥力更大,故键角更小。【归纳总结】杂化类型的判断方法由于杂化轨道只能用于形成σ键或者用
6、来容纳孤电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键,故有下列关系:杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。例如:代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO20+2=2spCH2O0+3=3sp2CH40+4=4sp3SO21+2=3sp2NH31+3=4sp3H2O2+2=4sp3过关小练·即时应用1.(2015·银川高二检测)下列说法正确的是()A.CHCl3是正四面体形B.H2O分子中氧原子为sp2杂化,其分子几何构型为V形C.二氧化碳中碳原子为sp杂化,为直线形分子D.是三角锥形【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(
7、1)分子结构与杂化类型的联系。(2)杂化类型中的特殊性:是否含有孤电子对。【解析】选C。根据价层电子对互斥理论可知A项CHCl3是四面体形,B项H2O分子中氧原子为sp3杂化,其分子几何构型为V形。C项二氧化碳中碳原子为sp杂化,为直线形分子,正确。D项是正四面体形。2.如下图所示是甲醛分子模型的示意图。根据该图和所学的化学键知识回答下列问题:(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化的方式是,做出该判断的主要理由是。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是(用序号填空)。①单键 ②双键 ③极性键 ④非极性键 ⑤σ键 ⑥π键 ⑦σ键和π键(3)甲醛分子中
8、C—H键与C—H键的夹角(填“=”“>”或“<”)120°,出现该现象的主要原因是。【解题指南
